Что такое электрический потенциал?
Электрический потенциал, измеряемый в вольтах (В), — это потенциальная энергия электрического поля, приходящаяся на единицу заряда в данной точке пространства, которое создаётся источником заряда. Для одиночного точечного заряда Q потенциал на расстоянии r определяется законом Кулона для потенциала: $$V = k\,\frac{Q}{r}$$ Калькулятор работает с любыми согласованными значениями в системе СИ и применим повсеместно — это чистая физика, не привязанная к законодательству какой-либо страны.
Как пользоваться калькулятором
Введите заряд-источник \(Q\) в кулонах (Кл) — можно указывать значения в научной форме, например 0,000001 для 1 микрокулона, — и расстояние \(r\) в метрах (м) от заряда до интересующей точки. Калькулятор покажет электрический потенциал в вольтах. Положительный заряд создаёт положительный потенциал, отрицательный — отрицательный.
Разбор формулы
$$V = k\,\frac{Q}{r}$$ где \(k\) — постоянная Кулона, приблизительно \(8{,}9875 \times 10^{9}\ \text{Н}\cdot\text{м}^2/\text{Кл}^2\) (часто округляют до \(9 \times 10^{9}\)). \(Q\) — заряд-источник в кулонах, а \(r\) — радиальное расстояние в метрах. Потенциал убывает обратно пропорционально расстоянию: если отойти вдвое дальше, потенциал уменьшится вдвое. В отличие от напряжённости электрического поля (которая спадает как \(1/r^2\)), потенциал спадает как \(1/r\).
Пример расчёта
Допустим, в пространстве находится заряд \(Q = 2 \times 10^{-6}\) Кл (2 мкКл), и нам нужен потенциал на расстоянии 0,05 м. Тогда $$V = \frac{8{,}9875 \times 10^{9} \times 2 \times 10^{-6}}{0{,}05} = \frac{17975}{0{,}05} \approx 359\,502 \text{ вольт}$$ То есть потенциал в этой точке составляет около 360 кВ.
Частые вопросы
Влияет ли знак заряда? Да. Отрицательный заряд даёт отрицательный потенциал, поскольку потенциал — это скаляр, который наследует знак заряда-источника.
Что будет при r = 0? При \(r = 0\) формула расходится (потенциал становится бесконечным), поэтому расстояние должно быть строго больше нуля. Чтобы избежать деления на ноль, калькулятор возвращает 0.
Какое значение k используется? Точное значение по данным CODATA: \(8{,}9875517873681764 \times 10^{9}\ \text{Н}\cdot\text{м}^2/\text{Кл}^2\).
