מוליכים, הארקה, פוטנציאל באינסוף, רציפות

מוליכים במצב סטטי

במוליך, מטענים חופשיים לזוז. במצב סטטי (שיווי משקל, לאחר שהמטענים הפסיקו לזוז), מתקיימות מספר תכונות חשובות:

• השדה החשמלי (וממילא הכוח) הוא אפס בכל נקודה בתוך המוליך.
• על פני השטח של המוליך יכול להיות שדה, המכוון תמיד ניצב לפני השטח.
• המטען הכולל בתוך נפח המוליך הוא אפס במצב סטטי - כל עודף מטען יושב על פני השטח החיצוני בלבד.
• הפוטנציאל בתוך המוליך קבוע (אחיד) - שכן אין שדה בתוכו, ואין שינוי בפוטנציאל ללא שדה.

הארקה

הארקה היא חיבור גוף מוליך לקרקע (המהווה, למעשה, מאגר עצום של מטען, בעל קיבול כמעט אינסופי). חיבור להארקה מאפס את הפוטנציאל של המוליך המחובר - מטענים יזרמו בין המוליך לקרקע עד שהפוטנציאל של שניהם ישווה (וכמעט תמיד, פוטנציאל כדור הארץ נלקח כאפס).

פוטנציאל באינסוף

נהוג להגדיר את הפוטנציאל באינסוף (מרחק אינסופי מכל מטען) כאפס - זוהי נקודת הייחוס הסטנדרטית לפוטנציאל של מטען נקודתי או גוף טעון בודד במרחב פתוח (ללא גופים נוספים בקרבת מקום).

עבודה כנגד השדה - הבאת מטען מהאינסוף

העבודה הדרושה כדי להביא מטען q מהאינסוף לנקודה מסוימת שווה למכפלת המטען בפוטנציאל באותה נקודה (ביחס לאינסוף):

$$ W = qV $$

רציפות הפוטנציאל

הפוטנציאל החשמלי הוא תמיד רציף במרחב - אין קפיצות פתאומיות בערכו, גם במעברים בין תווכים שונים (כמו גבול של גוף טעון) או במגע בין שני מוליכים. זאת בניגוד לשדה החשמלי (הנגזרת של הפוטנציאל), שיכול "לקפוץ" בגבולות כאלה.

מגע בין שני מוליכים

כאשר שני גופים מוליכים באים במגע (או מחוברים בחוט מוליך), מטענים זורמים ביניהם עד שהפוטנציאל שלהם משתווה - כלומר, לאחר המגע, לשני הגופים יש בדיוק אותו פוטנציאל. חלוקת המטען המדויקת בין הגופים (בהנחה שהם רחוקים זה מזה) תלויה ביחס בין קיבוליהם (הקשור לרוב לגודלם/רדיוסם).