Рад силе електричног поља, електрични потенцијал и напон

Аналогија са гравитационим пољем:

тело одређене масе унето у гравитационо поље поседује гравитациону потенцијалну енергију;
аналогија гравитационо поље – електрично поље.

Наелектрисано тело унето у електрично поље поседује извесну енергију која се назива електростатичка потенцијална енергија.

У некој тачки поља се налази мало тело наелектрисано количином наелектрисања $q$ – има потенцијалну енергију $E_{p}$ .

Ако се у исту тачку поља стави наелектрисање $2q$ – имаће два пута већу потенцијалну енергију.

Потенцијална енергија у једној тачки поља сразмерна је количини наелектрисања тела.

$\frac{E_{p}}{q}=const$

Количник електростатичке потенцијалне енергије и количине наелектрисања, сталан је за једну тачку поља и представља карактеристику тог поља, која се назива електрични потенцијал. Електрични потенцијал се обележава грчким словом $\varphi$ (фи).

$\varphi =\frac{E_{p}}{q}$

Потенцијал електричног поља је бројно једнак количнику електростатичке потенцијалне енергије наелектрисања у пољу и количине наелектрисања тела.

Јединица за електрични потенцијал је волт (V).

$1V=\frac{1J}{1C}$

Тачка поља има потенцијал од 1V ако у њој наелектрисање од 1C има потенцијалну енергију 1J.

$E_{p}=q\varphi$

За померање наелектрисања из тачке 1 у тачку 2 сила електричног поља врши рад.

Аналогија са гравитационим пољем (чекић – ексер):

рад се улаже приликом удаљавања од Земље а на рачун тога се повећава потенцијална енергија (пример: подизање предмета) – тела наелектрисана истом врстом наелектрисања – када се приближавају улаже се рад и на рачун тог уложеног рада повећава се потенцијална енергија и обрнуто.

Рад је мера промене енергије.

$E_{p1}=q\varphi_{1}$ $E_{p2}=q\varphi_{2}$

$A=E_{p1}-E_{p2}$

$A=q\varphi_{1}-q\varphi_{2}$

$A=q(\varphi_{1}-\varphi_{2})$

разлика потенцијала – напон – обележава се словом U

Разлика потенцијала у почетној и крајњој тачки путање наелектрисања у електричном пољу је електрични напон.

$U=\varphi_{1}-\varphi_{2}$

$A=qU$

$U=\frac{A}{q}$

Електрични напон између две тачке електричног поља једнак је количнику између рада силе електростатичког поља при премештању наелектрисања из почетне у крајњу тачку и тог наелектрисања.

$1V=\frac{1J}{1C}$

Ако се при премештању количине наелектрисања од 1C из једне у другу тачку електричног поља изврши рад од 1J, онда између те две тачке постоји електрични напон од 1V.

Рад електричне силе при кретању наелектрисаног тела у хомогеном електричном пољу: