Elektrisches Potential

Basiswissen

Das kleine phi φ^[1], zum Teil auch ein großes Phi Φ^[2] oder ein großes lateinisches V^[3] steht für das Potential eines elektrischen Feldes. Es gibt an, wie viele potentielle Energie in Joule pro Ladung in dem Feld gespeichert sind. Das ist hier ausführlich erklärt.

Definition

In einem elektrischen Feld wirkt auf eine Ladung immer eine Kraft.

Man betrachtet nun irgendeinen ladungstragenden Körper.

Auf diesen Körper wirkt dann eine elektrische Kraft.

Angenommen, diese Kraft bewegt den Körper über eine Strecke s.

Dann gilt die Formel: Arbeit = Kraft mal Weg.

Der ladungstragende Körper kann dadurch z. B. beschleunigt werden.

Dann wird die vom elektrischen Feld geleistete Arbeit zu kinetischer Energie.

Oder der Körper wird gegen äußere Widerstände bewegt, etwa Reibung.

Dann wird die vom elektrischen Feld geleistete Arbeit letztendlich Wärmeenergie.

In jedem Fall aber wird das elektrische Feld Arbeit - messbar in Joule - verrichten.

Wie viel Arbeit ein Feld letztendlich an einem Teilchen verrichten kann, das ist das Potential.

Das Potential ist dann die Kraft auf das Teilchen mal der maximalen Streckenlänge die das Feld das Teilchen bewegen kann.

Siehe auch Potential ↗

Zur Richtung

Positive Ladungsträger bewegen sich – wenn keine weiteren Kräfte auf sie einwirken – in Richtung der Feldstärke. Weil sie dabei an potentieller Energie verlieren, sinkt in diese Richtung das elektrische Potential. Negativ geladene Objekte bewegen sich dagegen bei Abwesenheit anderer Kräfte entgegen der Feldstärke, in Richtung steigenden Potentials.

Einheiten

Die Einheit des elektrischen Potential sind Joule pro Coulomb, kurz J/C Joule pro Coulomb ↗

4 J/C meinen: das Feld könnte insgesamt für jedes Coulomb 4 Joule Energie aufbringen.

1 Joule Energie ist zahlengleich wie ein Nm Arbeit Newtonmeter ↗

Das Formelzeichen ist das φ, ein kleines phi ↗

Fußnoten

[1] Das kleine Phi für das elektrische Potential verwendet zum Beispiel: Dorn.Bader. Physik SII Gesamtband Gymnasium. Westermann Bildungsmedien. Braunschweig. 2023. ISBN: 978-3-14-152376-8. Dort im Kapitel "4.3 Elektrische Spannung und Energie", Seite 133.

[2] Das große Phi für das elektrische Potential verwendt zum Beispiel: der Artikel "Elektrisches Potential" auf Wikipedia, Stand 22. Januar 2025.

[3] Das große lateinische V als Formelzeichen für das elektrische Potential wird zum Beispiel verwendet in: David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker: Halliday. Physik. Englischer Originaltitel: Fundamentals of Physics. Wiley-VCH Weinheim. 2007. ISBN: 978-3-527-40746-0. Dort im Kapitel "25 Elektrisches Potenzial", Seite 526.