ศักย์ไฟฟ้าคืออะไร

ศักย์ไฟฟ้าเป็นลักษณะเชิงปริมาณของสนามไฟฟ้า โดยวัดจากการทำงานของแรงไฟฟ้าที่สนามกระทำเมื่อประจุเคลื่อนผ่าน อุปกรณ์พิเศษใช้ในการวัดศักย์ไฟฟ้า — อิเล็กโทรสโคปและอิเล็กโตรมิเตอร์.

สนามไฟฟ้าที่สร้างขึ้นโดยประจุมีคุณสมบัติที่สำคัญดังต่อไปนี้: งานที่ทำโดยแรงภาคสนามเมื่อประจุเคลื่อนเข้ามานั้นขึ้นอยู่กับตำแหน่งของจุดเริ่มต้นและจุดสุดท้ายของการเคลื่อนที่เท่านั้น แต่ไม่ได้ขึ้นอยู่กับเส้นทางที่การเคลื่อนที่เกิดขึ้น (ฟิลด์ที่มีคุณสมบัติดังกล่าวเรียกว่าศักยภาพ)

ดังนั้นสนามไฟฟ้า ณ จุดใด ๆ สามารถระบุได้ด้วยงานที่กองกำลังสนามทำเมื่อประจุหนึ่งเคลื่อนที่จากจุดที่กำหนดไปยังจุดไม่มีที่สิ้นสุด (ในทางปฏิบัติไปยังจุดที่ห่างไกลซึ่งถือว่าสนามในนั้นมีค่าเท่ากับศูนย์) .

คุณลักษณะดังกล่าวคือศักย์ไฟฟ้า ณ จุดที่กำหนดในสนามซึ่งแสดงโดยงานที่แรงสนามทำเมื่อประจุบวกถูกลบออกจากจุดนั้นจนถึงอนันต์

หากการเคลื่อนที่นี้เกิดขึ้นในทิศทางของแรงที่กระทำด้านข้างของสนาม แรงนี้จะทำงานในเชิงบวกและศักยภาพของจุดเริ่มต้นจะเป็นบวก หากการเคลื่อนที่เข้าหาแรงที่กระทำด้านข้างของสนาม แรงสนามจะทำงานเป็นลบและศักยภาพของจุดเริ่มต้นจะเป็นลบ

เนื่องจากงานที่ทำเมื่อประจุเคลื่อนที่ในสนามไฟฟ้าไม่ได้ขึ้นอยู่กับเส้นทาง แต่ขึ้นกับตำแหน่งของจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดเท่านั้น งานที่ทำในการเคลื่อนที่ไปตามแต่ละเส้นทางจากจุด A ไปยังจุด B จึงเท่ากับผลรวม ของงานที่ทำเมื่อไปจาก A ถึงอนันต์และจากอนันต์ถึง B (เนื่องจากการเคลื่อนไหวสองครั้งล่าสุดยังแสดงถึงการเคลื่อนไหวจาก A ถึง B แต่ด้วยเส้นทางที่แตกต่างกัน)

กล่าวอีกนัยหนึ่ง งานที่ทำโดยแรงสนามเมื่อประจุบวกหนึ่งหน่วยเคลื่อนที่จากจุด A ไปยังจุด B จะเท่ากับความต่างศักย์ไฟฟ้าที่จุด A และ B

ประจุบวกอิสระภายใต้การกระทำของแรงของสนามไฟฟ้าจะเคลื่อนที่ไปในทิศทางของแรงเสมอ ซึ่งจะทำงานเป็นบวก กล่าวคือ มันจะเคลื่อนที่จากจุดที่มีศักยภาพสูงกว่าไปยังจุดที่มีศักยภาพต่ำกว่าเสมอ ในทางตรงกันข้าม ประจุลบจะย้ายจากจุดที่มีศักยภาพต่ำกว่าไปยังจุดที่มีศักยภาพสูงกว่า

เช่นเดียวกับวัตถุที่มีน้ำหนักมากในสนามโน้มถ่วงที่เคลื่อนที่จากศักย์สูงไปยังศักย์ต่ำ ประจุไฟฟ้าบวกจะเคลื่อนจากศักย์สูงไปยังศักย์ต่ำ

เช่นเดียวกับการเคลื่อนที่ของวัตถุหนัก ไม่ใช่ระดับสัมบูรณ์ ณ จุดใดๆ ที่สำคัญ แต่ความแตกต่างของระดับของจุดที่วัตถุเคลื่อนที่ สำหรับการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้า ไม่ใช่ขนาดของศักย์ไฟฟ้า ตัวเอง (วัดจากค่าอนันต์) ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญ แต่ความต่างศักย์ของจุดที่ประจุไฟฟ้าสามารถเคลื่อนที่ได้ เช่น จุดที่ต่อด้วยลวด

ดังนั้นในปัญหาทางไฟฟ้าทั้งหมด จึงไม่ใช่ศักยภาพที่มีบทบาท แต่เป็นความต่างศักย์ และสำหรับปริมาณสุดท้ายนี้ จึงมีการแนะนำชื่อพิเศษ— แรงดันไฟฟ้า (ความต่างศักย์ระหว่างสองจุด) หน่วยวัดความต่างศักย์ (แรงดัน) ในระบบหน่วยปฏิบัติคือโวลต์

นอกจากนี้ยังมีแนวคิดในด้านวิศวกรรมไฟฟ้า ศักยภาพของอิเล็กโทรด และ ติดต่อความต่างศักย์.