電荷與電場
電位(electric potential)
電位是某點上每單位電荷的電位能,是一種描述某處可提供多少電學推力的方式,而還沒說你要放什麼電荷在那裡。它就是你的三用電表所稱的電壓。若場像山坡的陡度,電位就像山坡的高度:電荷從高電位滾向低電位,就像球往山下滾一樣。
某點的電位 V 定義為 V = U / q,也就是電荷 q 在該處會有的位能除以 q。它的國際單位是伏特(V),其中 1 伏特 = 1 焦耳每庫侖。對單一點電荷 Q,距離 r 處的電位為 V = k Q / r。放在電位 V 處的電荷 q 其能量為 U = q V,而在兩點之間移動一個電荷所需的功為 q 乘以電位差,W = q (V_A - V_B)。場從高電位指向低電位,也就是沿電位地景往下坡。
電位極為方便,因為它在每一點只是一個數字(純量),而不像場那樣是帶方向的向量,所以許多電荷造成的電位只要用算術相加即可。電池以它所維持的電位差來標示(一顆 9 伏特的電池),而每一個電路都是靠逐點追蹤電位來分析的。兩點之間的電位差就稱為電壓。
在距離 1 奈庫侖電荷 1 公分(0.01 m)處,V =(8.99 x 10^9)(10^-9) / 0.01 = 約 900 V;放在那裡的電荷有能量 U = q V 等著被釋放。
電位是每庫侖的能量,所以它以普通數字相加,而非向量。
只有電位差有意義;你稱為零伏特的那一點(常取接地或無窮遠)是你自己的選擇。「某點的電壓」其實永遠是相對於某個約定的參考點而言。
又稱
另見