電位とは何か

同様に、電位差は、単位の正電荷を一点から他の点へ移動するための必要な仕事量として定義されます。
物体が帯電すると、反対の符号を持つ物体を引き寄せ、同じ符号を持つ物体を反発します。つまり、帯電した物体には仕事をする能力があります。その帯電体の仕事をする能力は、電位と定義されます。

もし2つの帯電物体が導体で接続されている場合、電子は低い電位の物体から高い電位の物体へ流れ始めます。つまり、電流は高い電位の物体から低い電位の物体へ流れ始め、これは物体の電位差と接続導体の抵抗によって決定されます。

従って、電位は、その物体が他の物体から電荷を取り入れるか放出するかを決定する帯電状態です。
電位は電気レベルとして評価され、二つのこのようなレベルの差がそれらの間に電流を流す原因となります。このレベルは基準ゼロレベルから測定しなければなりません。地表面の電位はゼロレベルとされます。地表面の電位以上の電位は正の電位とされ、地表面の電位以下の電位は負の電位とされます。

電位の単位はボルトです。単位電荷を一点から別の点へ移動するために1ジュールの仕事が行われた場合、その点間の電位差は1ボルトであると言われます。従って、私たちは以下のように言えます。

ある点が5ボルトの電位を持っている場合、無限遠からその点まで1クーロンの電荷を移動させるために5ジュールの仕事が必要であると言えます。
ある点が5ボルトの電位を持ち、別の点が8ボルトの電位を持っている場合、最初の点から2番目の点へ1クーロンを移動させるために8-5または3ジュールの仕事が必要です。

点電荷による点の電位

空間に正電荷+Qを考えましょう。+Qからの距離xにある点を想像します。ここで、その点に単位の正電荷を配置します。クーロンの法則によれば、単位の正電荷は以下の力を経験します。

次に、この単位の正電荷を小さな距離dxだけ+Qに向かって移動させます。

この移動中に電場に対して行われる仕事は、

従って、無限遠から距離xまでの単位の正電荷を移動させるための総仕事量は、

定義により、これが+Qによる点の電位です。従って、私たちは以下のように書けます。

2点間の電位差

+Qからの距離d1メートルとd2メートルにある2点を考えます。
+Qからd1メートル離れた点の電位は、

+Qからd2メートル離れた点の電位は、

従って、これらの2点間の電位差は

出典: Electrical4u.

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