Elektriksel potansiyel, bir elektrik alanı içindeki bir noktada birim pozitif yüke sahip olan bir test yükünün sahip olduğu potansiyel enerji miktarı olarak tanımlanır. Başka bir deyişle, bir yükü referans noktasından (genellikle sonsuz) ilgili noktaya getirmek için yapılması gereken işin yük miktarına oranıdır.
Matematiksel olarak, bir noktadaki elektriksel potansiyel (V):
\( V = \frac{W}{q} = \frac{U}{q} \)
Burada:
Volt (V), elektriksel potansiyelin SI sistemindeki birimidir. Adını İtalyan fizikçi Alessandro Volta'dan almıştır.
1 Volt şu şekilde tanımlanır:
"1 Coulomb'luk pozitif yükü, elektrik alanına karşı 1 Joule iş yaparak hareket ettirmek için gereken potansiyel farktır."
Matematiksel ifadeyle:
\( 1 \, V = 1 \, \frac{J}{C} \)
Elektriksel potansiyelin daha yaygın kullanımı, iki nokta arasındaki potansiyel fark (gerilim) şeklindedir:
\( V_{AB} = V_A - V_B = \frac{W_{A \to B}}{q} \)
Burada \( V_{AB} \), A noktasından B noktasına bir yükü taşımak için gereken işin yüke oranıdır.
Q yükünden r kadar uzaktaki bir noktada elektriksel potansiyel:
\( V = k \frac{Q}{r} \)
Burada \( k = 9 \times 10^9 \, N \cdot m^2 / C^2 \) (Coulomb sabiti)
Soru: 5 μC'luk bir noktasal yükten 0.2 m uzaktaki elektriksel potansiyel nedir?
Çözüm:
\( Q = 5 \times 10^{-6} \, C \), \( r = 0.2 \, m \)
\( V = (9 \times 10^9) \frac{5 \times 10^{-6}}{0.2} \)
\( V = 225,000 \, V = 225 \, kV \)
Elektriksel potansiyel (V) ve elektrik alan şiddeti (E) birbiriyle ilişkilidir:
\( E = -\frac{dV}{dr} \)
Bu ifade, elektrik alanın potansiyelin uzaysal değişiminin negatifi olduğunu gösterir. Eksi işareti, alanın yönünün potansiyelin azaldığı yönde olduğunu belirtir.
| Kavram | Sembol | Birim | Açıklama |
|---|---|---|---|
| Elektriksel Potansiyel | V | Volt (V) | Birim yük başına potansiyel enerji |
| Potansiyel Fark | ΔV | Volt (V) | İki nokta arasındaki potansiyel farkı |
| Elektrik Alan | E | N/C veya V/m | Potansiyelin uzaysal değişim oranı |
⚠️ Önemli Uyarı: Elektriksel potansiyel ile elektriksel potansiyel enerji karıştırılmamalıdır. Potansiyel, birim yük başına düşen enerji iken; potansiyel enerji, yükün tamamının sahip olduğu enerjidir: \( U = qV \).
