Στην καθημερινή ζωή ακούμε για μπαταρίες 1.5 V, 9 V ή για την τάση του σπιτιού (230 V). Τι σημαίνουν αυτά τα Volt; Στη Φυσική, το Δυναμικό (V) είναι το ηλεκτρικό αντίστοιχο του "υψομέτρου". Όπως το νερό τρέχει από το ψηλό μέρος στο χαμηλό, έτσι και τα ηλεκτρικά φορτία κινούνται λόγω διαφορών δυναμικού!
Για να περιγράψουμε τι συμβαίνει σε ένα σημείο του χώρου γύρω από ένα φορτίο, χρησιμοποιούμε δύο βασικά «εργαλεία»:
| Έννοια | Μαθηματικός Τύπος | Τι μας δείχνει; | Αναλογία με την Καθημερινότητα |
|---|---|---|---|
| Ένταση (E) | E = F / q | Τη Δύναμη (F) που θα δεχτεί ένα φορτίο. | Πόσο δυνατά μας «σπρώχνει» ένας αέρας σε ένα σημείο. |
| Δυναμικό (V) | V = U / q | Την Ενέργεια (U) που θα αποκτήσει το φορτίο. | Πόσο ψηλά (σε τι υψόμετρο) βρίσκεται μια δεξαμενή νερού. |
Είναι το πηλίκο της Ηλεκτρικής Δυναμικής Ενέργειας U (σε Joule) που έχει ένα φορτίο q σε αυτό το σημείο, προς το φορτίο q (σε Coulomb).
Το δυναμικό σε απόσταση r από ένα φορτίο-πηγή Q δίνεται από τον τύπο: V = k · (Q / r)
- Αν το φορτίο-πηγή είναι θετικό (+Q), παράγει Θετικό Δυναμικό (V > 0). Όσο πιο κοντά είμαστε στο +Q, τόσο πιο υψηλό είναι το δυναμικό.
- Αν το φορτίο-πηγή είναι αρνητικό (-Q), παράγει Αρνητικό Δυναμικό (V < 0).
- Σε άπειρη απόσταση (πολύ μακριά), θεωρούμε ότι το δυναμικό είναι μηδέν (V = 0).
Τι σημαίνει «Αυθόρμητη Κίνηση»; Σημαίνει η κίνηση που κάνει ένα σώμα μόνο του λόγω των δυνάμεων του πεδίου, χωρίς να το σπρώχνουμε εμείς εξωτερικά (όπως μια πέτρα πέφτει μόνη της στο έδαφος).
- Τα θετικά φορτία (+q): Απωθούνται από τα θετικά και έλκονται από τα αρνητικά. Επομένως, κινούνται αυθόρμητα από Υψηλό Δυναμικό προς Χαμηλό Δυναμικό (όπως το νερό πέφτει από το βουνό στην πεδιάδα).
- Τα αρνητικά φορτία (-q): Συμπεριφέρονται αντίθετα! Κινούνται αυθόρμητα από Χαμηλό Δυναμικό προς Υψηλό Δυναμικό.
Διαφορά Δυναμικού (Τάση): VAB = VA - VB | Σχέση με το Έργο: WA→B = q · VAB