


Ähnlich
wie beim Gravitationsfeld wird auch beim elektrischen Feld ein Potenzial
definiert. Unter dem elektrischen Potenzial eines Punktes versteht man den
Quotienten aus der potenziellen Energie in diesem Punkt und der Ladung des
Körpers. Allgemein wird das elektrische Potenzial folgendermaßen
definiert:
Dabei ist es üblich, einem (willkürlich
gewählten) Punkt
das Potenzial null zuzuordnen. Um Missverständnisse zu vermeiden,
sollte das gewählte Nullpotenzial stets mit angegeben werden. Statt
der Bezeichnung r für den Abstand nutzt
man auch die Bezeichnung s für
den Weg.
In einem homogenen elektrischen Feld (Bild 1) wählen wir einen beliebigen
Punkt
als
Nullpotenzial, ordnen ihm
also den Wert null zu. Das Potenzial in einem beliebigen anderen Punkt
beträgt
dann:
In einem Radialfeld
wählt man als Bezugspunkt für das Nullpotenzial meist einen
Punkt im Unendlichen. Dann ergibt sich für das Potenzial in der Entfernung
r von der felderzeugenden Ladung:
Elektrisches Potenzial
und elektrische Spannung
Aus den Gleichungen für das Potenzial ist ableitbar: Das Potenzial
bezieht sich immer auf einen bestimmten Punkt im elektrischen Feld einer
felderzeugenden Ladung. Die Potenzialdifferenz
zwischen zwei Punkten ist gleich der elektrischen Spannung zwischen diesen
Punkten:
Der Betrag der Potenzialdifferenz und damit auch der Spannung ist unabhängig
davon, welcher Punkt als Nullpotenzial gewählt wurde.
Feldlinien und
Äquipotenziallinien
Ein elektrisches Feld kann man mithilfe des Modells Feldlinienbild beschreiben.
Der Abstand der Feldlinien
ist ein (relatives) Maß für die Stärke des elektrischen
Feldes.
Eine andere Möglichkeit ist die grafische Veranschaulichung von Feldern
mit Äquipotenziallien
in der Ebene oder Äquipotenzialflächen
im Raum. Eine Äquipotenziallinie bzw. Äquipotenzialfläche
ist eine Linie bzw. eine Fläche, die Orte gleichen Potenzials verbindet.
Daraus ergibt sich: Feldlinien und Äquipotenziallinien stehen senkrecht
aufeinander (Bild 4).