פוטנציאל חשמלי

מה זה פוטנציאל?

הפוטנציאל החשמלי הוא אנרגיה ליחידת מטען. היחידות הן וולט (V) — כלומר ג’ול לכל קולון (J/C). בפועל: כמה אנרגיה יש לכל קולון של מטען במקום מסוים.

מה יוצר פוטנציאל?

מטען חשמלי יוצר סביבו פוטנציאל. עבור מטען נקודתי \(Q\) במרחק \(r\):

\[ V = k \frac{Q}{r} \]

• \(Q\) – גודל המטען (בקולון, C)
• \(r\) – המרחק מהמטען (במטרים, m)
• \(k \approx 9 \times 10^9\) – קבוע קולון, תמיד לפני השבר

כאשר יש כמה מטענים, הפוטנציאל הכולל הוא סכום התרומות מכל מטען (סופרפוזיציה):

\[ V = \sum_i k \frac{Q_i}{r_i} \]

חשוב: פוטנציאל הוא שדה סקלרי (ולא וקטורי), לכן סופרפוזיציה פשוטה מאוד – פשוט מחברים את הערכים. זאת בניגוד לשדה חשמלי, שהוא וקטורי ודורש חיבור וקטורי.

הקשר בין שדה לפוטנציאל

יש קשר אינטואיטיבי בין השדה לפוטנציאל:

• גרף השדה מייצג את השיפוע של גרף הפוטנציאל.
• גרף הפוטנציאל מייצג את השטח שמתחת לגרף השדה (בהשוואה לפי מיקום).

במילים פשוטות: שינוי מהיר בפוטנציאל → שדה חזק. שינוי איטי → שדה חלש.