Bu bölümde, elektrik potansiyel kavramını, potansiyel farkı, volt birimini ve elektrik alanda yapılan iş ile potansiyel arasındaki ilişkiyi öğreneceğiz.
Elektrik potansiyel $V$, birim pozitif yükün sahip olduğu elektrik potansiyel enerjidir:
Burada:
$1 \text{ Volt} = 1 \text{ Joule/Coulomb}$
Volt, elektrik potansiyelin SI birimidir. Bir noktadaki potansiyelin 1 Volt olması, o noktadaki 1 Coulomb'luk yükün 1 Joule potansiyel enerjiye sahip olduğu anlamına gelir.
İki nokta arasındaki potansiyel fark (gerilim), birim yükü bir noktadan diğerine götürmek için yapılan iştir:
Burada:
Potansiyel fark yoldan bağımsızdır, sadece başlangıç ve bitiş noktalarına bağlıdır. Bu, elektrik kuvvetinin korunumlu olmasının bir sonucudur.
Düzgün bir elektrik alanda potansiyel fark:
Burada $d$, alan yönünde alınan uzaklıktır. Genel durumda:
$E = 200 \text{ N/C}$'luk düzgün bir elektrik alanda, alan yönünde $d = 0.5 \text{ m}$ uzaklıktaki iki nokta arasındaki potansiyel farkı bulunuz.
$\boxed{\Delta V = -100 \text{ V}}$ (Negatif işaret, alan yönünde potansiyelin azaldığını gösterir)
Bir $q = 2 \times 10^{-6} \text{ C}$ yükünü A noktasından B noktasına götürmek için $W = 4 \times 10^{-4} \text{ J}$ iş yapılıyor. A ve B noktaları arasındaki potansiyel farkı bulunuz.
$\boxed{\Delta V = 200 \text{ V}}$
Bir elektron, potansiyel farkı $\Delta V = 500 \text{ V}$ olan iki nokta arasında hareket ediyor. Elektronun kazandığı kinetik enerjiyi Joule ve elektronvolt (eV) cinsinden bulunuz. ($e = 1.6 \times 10^{-19} \text{ C}$)
$\boxed{\Delta K = 8 \times 10^{-17} \text{ J} = 500 \text{ eV}}$
Elektronvolt, atomik ve nükleer fizikte sıkça kullanılan bir enerji birimidir. Bir elektronun 1 Volt potansiyel farkı altında kazandığı enerjiye eşittir.
Bir noktada elektrik potansiyel $V = 300 \text{ V}$'dur. $q = 5 \times 10^{-6} \text{ C}$'luk bir yükü bu noktadan sonsuza ($V_\infty = 0$) götürmek için yapılması gereken işi bulunuz.
$\boxed{W = -1.5 \times 10^{-3} \text{ J}}$