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Elektrisches Potenzial

Jedem Punkt im elektrischen Feld kann man ein Potential zuordnen. Dies kann man also als elektrische potentielle Energie pro Ladung definieren. Das Potential ist zudem eine probekörperunabhängige Größe.

Veranschaulichen kann man dieses Potential mit einer Probeladung der Ladung in einem elektrischen Feld. An jedem Ort wirkt auf diese Probeladung – wie in den Artikeln zuvor erläutert – die elektrische Kraft. Die Kraft wirkt dabei entweder als Beschleunigung oder als Abbremssung, ladungsabhängig.

Um jetzt die aufzunehmende Energie der Probeladung zu berechnen, müssen wir uns kurz an den vorherigen Artikel bzw. deren Formel zurück erinnern:

Diese gibt nun an, wie viel Energie die Probeladung aufgenommen hat. Dies bringt uns häufig allerdings nicht wirklich weiter, wir wollen ja meist die kinetische Energie der Ladung berechnen. Die zugehörige Rechenoperation ist allerdings gleich:

Kommen wir nun zurück zum elektrischen Potential. Angewandt auf das vorherige Beispiel und die einleitende Definition können wir nun also festhalten, dass man Punkten im elektrischen Feld verschiedene Potentiale und somit auch verschiedene Energien zuordnen kann.

Das Potential gibt dabei die Arbeit an, welche zum Transport der Ladung zwischen zwei Punkten verrichtet bzw. erforderlich ist. Dabei gilt:

Elektrische Spannung

Die Differenz der Potenziale zwischen zwei Punkten wird als Spannung bezeichnet. Dies entspricht der Energiedifferenz pro Ladung zwischen diesen beiden Punkten:

Äquipotentiallinien

Linien mit dem gleichen elektrischen Potential nennt man Äquipotentiallinien. Diese sind stets senkrecht zu den elektrischen Feldlinien. Zudem gelten die gleichen Attribute:

  •  Die Äquipotentiallinien berühren sich nicht.
  • Sie schneiden die Feldlinien senkrecht.
  • eine hohe Äquipotentialliniendichte ist gleichbedeutend mit einem starken elektrischen Feld.

Aufgrund des gleichen Energiepotentials, ist kein Kraftaufwand für die Bewegung entlang dieser Linien erforderlich. Zugleich ist auch kein Energiegewinn möglich.

Äquipotentiallinien zur Veranschaulichung des elektrischen Potentials.
Abb. 1: Eingezeichnete Äquipotentiallinien in einem radialsymmetrischen Feld.
Elektrisches Potential im Plattenkondensator.
Abb. 2: Eingezeichnete Äquipotentiallinien in einem Plattenkondensator.

Kurzüberblick

➤ Potential kann man als elektrische potentielle Energie pro Ladung definieren. Dabei gilt:

 

 

➤ Differenz der Potentiale zwischen zwei Punkten ist die Spannung . Dies entspricht der Energiedifferenz pro Ladung zwischen diesen beiden Punkten:

 

➤ Äquipotentiallinien sind senkrecht zu den elektrischen Feldlinien

      •  Sie kennzeichnen die Linien mit dem gleichen Potential
      •  Kein Kraftaufwand nötig, für Bewegungen entlang der Linien. Kein Energiegewinn möglich!

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