Potentiel Électrique
Le potentiel électrique, symbolisé par V (ou occasionnellement φ), est une quantité physique scalaire qui décrit l’énergie potentielle d’une charge électrique unitaire dans un champ électrostatique. Il est défini comme la quantité d’énergie de travail nécessaire pour déplacer une charge électrique unitaire d’un point de référence à un point spécifique dans un champ électrique. Bien que le concept de potentiel électrique soit utile pour comprendre les phénomènes électriques, seules les différences d’énergie potentielle sont mesurables. Ces différences d’énergie potentielle sont mesurées à l’aide d’un voltmètre.
Analogie avec le Potentiel Gravitationnel
Il est intéressant de noter qu’une différence de potentiel électrique est analogue à une différence de potentiel gravitationnel. Le champ électrique E est analogue à g, qui est l’accélération due à la gravité, mais qui est en réalité le champ gravitationnel. La différence de potentiel entre deux points équivaut à la quantité de travail qui serait nécessaire pour déplacer une charge de test positive unitaire entre ces points.
Énergie Potentielle et Potentiel Électrique
Lorsque la force électrique effectue un travail positif sur une charge, l’énergie cinétique augmente et l’énergie potentielle diminue. La différence d’énergie potentielle, Ub – Ua, est égale au négatif du travail, Wba, effectué par le champ électrique lorsque la charge se déplace de a à b. La formule du potentiel électrique est la suivante : Va = Ua/q.
Unités et Mesures
En système international d’unités (SI), le potentiel électrique est exprimé en joules par coulomb (J⋅C-1), ou en volts (V). Un voltmètre est utilisé pour mesurer les différences de potentiel électrique.
Electronvolt – Unité d’Énergie
Dans la physique atomique et subatomique, l’unité non-SI de l’électronvolt (eV) est souvent utilisée. Un électronvolt est égal à l’énergie acquise par un seul électron lorsqu’il est accéléré à travers une différence de potentiel électrique de 1 volt. Le travail effectué sur la charge est donné par la charge multipliée par la différence de tension, donc le travail W sur l’électron est : W = qV = (1.6 x 10-19 C) x (1 J/C) = 1.6 x 10-19 J.
Différence de Potentiel Électrique
Pour les circuits électriques, la différence de potentiel électrique est connue sous le nom de tension. C’est la différence de potentiel électrique entre deux points d’un circuit électrique. La différence de potentiel peut être généralisée à l’électrodynamique, de sorte que les différences de potentiel entre points sont bien définies même en présence de champs variables dans le temps.
Énergie Potentielle Électrique
L’énergie potentielle électrique, notée U, est une quantité physique scalaire nécessaire pour déplacer une charge contre un champ électrique. L’unité SI de l’énergie potentielle électrique est le joule (J). Par exemple, l’énergie potentielle électrostatique, UE, d’une charge ponctuelle q en position r en présence d’une charge ponctuelle Q, en prenant une séparation infinie entre les charges comme position de référence, est :
Questions Fréquemment Posées
- Qu’est-ce que le potentiel électrique ? Le potentiel électrique, noté V (ou occasionnellement φ), décrit l’énergie potentielle d’une charge électrique unitaire dans un champ électrostatique.
- Quelle est l’analogie du potentiel électrique ? Une différence de potentiel électrique est analogue à une différence de potentiel gravitationnel.
- Quel est l’aspect important du potentiel électrique ? Seules les différences d’énergie potentielle sont mesurables et importantes pour comprendre les phénomènes électriques.
