Потенціал

Електростатичне поле є потенціальним. Що таке потенційне поле? Нехай електростатичне поле переміщує заряд між двома точками. Робота сил поля по переміщенню заряду між цими точками не залежить від форми шляху, а залежить тільки від становища самих точок. Таке поле називається потенціальним.

Так як електростатичне поле потенційно, то для нього можна ввести поняття потенціалу.

Визначення потенціалу:

Потенціалом даної точки величина, чисельно рівна роботі, яку здійснюють сили поля, щоб перемістити одиничний позитивний заряд з даної точки в нескінченність.

А чому потрібно переміщати заряд в нескінченність? Вважається, що в нескінченності поле дорівнює нулю і потенціал дорівнює нулю. Якщо ще раз прочитати визначення потенціалу, то можна зрозуміти, що переміщаючи заряд в нескінченність, ми переміщаємо його в точку, в якій потенціал дорівнює нулю. В якості точки з нульовим потенціалом можна було б вибрати будь-яку точку, але зазвичай вибирається нескінченність.

Ще питання: чому важливо для визначення потенціалу те, що електростатичне поле потенційно? В потенційному полі робота не залежить від форми шляху, значить потенціал може характеризувати поле в точці. Адже якщо б робота поля по переміщенню заряду в нескінченність залежить від форми шляху, то премещая заряд різними шляхами, ми одержали б різні значення потенціалу для однієї точки. Але робота у випадку електростатичного поля не залежить від форми шляху, значить значення потенціалу в точці буде тільки одне, а це означає, що потенціал може характеризувати поле в даній точці.

Для різних точок електростатичного поля ми можемо однозначно вказати значення потенціалу. Правда тут є одна тонкість: перед тим як вказувати значення потенціалу для будь-якої точки потрібно значення потенціалу в певній точці прийняти рівним нулю (або якоюсь певною величиною). Такою точкою ми вибрали нескінченність. Тут важливо зрозуміти, що коли ми говоримо про потенціал поля в даній точці, то інша точка, куди (або звідки) будемо переміщати заряд, заздалегідь відома.

Потенціал є скалярною величиною.

Формула потенціалу φ точки електростатичного поля заряду q на відстані r від нього:

φ = q/(4πεrε0r)

Одиницею потенціалу є вольт:

[φ] = 1Дж/1Кл = 1В