電気的ポテンシャル

電位は「電気的な高さ」のよう

• 球は高い地面から低い地面へと下り、正の電荷も高い電位から低い方へと「転がり落ちます」。
• 電位は、ある地点における単位電荷あたりの電気ポテンシャルエネルギーを測定します。
• それは電気的な地形の高さのようなもので、解放されるのを待っているエネルギーです。
• 2点間の電位の差こそが、回路内の電流を駆動するものです。

電位は単位電荷あたりのエネルギー

• 電気電位 $V$ は単位電荷あたりのポテンシャルエネルギーです：$V = \dfrac{U}{q}$。
• 単位はボルト（$1\ \text{V} = 1\ \tfrac{\text{J}}{\text{C}}$）です。
• 場とは異なり、電位はスカラーです — 各点で単なる数値であり、方向はありません。
• 点電荷の場合、$V = \dfrac{kq}{r}$であり、$1/r$に従って減少する。

*電気電位 $V = kq/r$ は距離とともに減少し、電荷の周りには等電位の円があります。

等電位面と電位差

• 等電位面上にある点は同じポテンシャルを持ちます（点電荷の周りを囲む円）。
• 等電位面上を移動させるために必要な仕事はありません。
• 2点間のポテンシャル差 $\Delta V$ は、それらの間の「電圧」です。
• 電荷 $q$ を $\Delta V$ だけ移動させるためのエネルギーは $W = q\,\Delta V$ です。

回路における重要性

• バッテリーは端子間に一定のポテンシャル差を維持します。
• この電圧が、回路内を電荷を動かす「推進力」となります。
• 電荷は高いポテンシャルから低いポテンシャルへ流れ、部品内でエネルギーを放出します。
• つまり、ポテンシャルとは静電気的な電荷と動作する回路をつなぐ橋渡しであり（次のトピック）、これにより回路が機能します。