電位 | 電気 – 磁気

電位について

電位は、電気的なポテンシャルエネルギーを単位電荷に対して記述するスカラーの物理量です。電位はV（または時々φ）と表記され、静電場内の特定の点へ単位電荷を参照点から動かすのに必要な仕事エネルギーの量として定義されます。この概念は電気現象を理解するのに役立ちますが、測定可能なのは電位エネルギーの差のみです。これらの差は電圧計で測定されます。電位の差は、重力のポテンシャル差に類似しています。

電位の定義と式

ある点での電気的なポテンシャルエネルギーがU_aである場合、その点における電位V_aは次の式で表されます。

V_a = U_a/q

ここで、qはテスト電荷の量です。電位は国際単位系（SI）ではジュール毎クーロン（J·C^-1）、またはボルト（V）で表されます。

電位差と電場

電位差は、電気回路においては電圧として知られています。これは、電気回路の二点間の電位の差です。電場Eは、重力場に相当するgに類似しています。二点間の電位差は、その二点間で単位正のテスト電荷を動かすのに必要な仕事の量に等しくなります。

電位エネルギー

電位エネルギーは、電場に対して電荷を置換するために必要なスカラーの物理量であり、ジュール（J）がSI単位です。点電荷qが点電荷Qの存在下で位置rにある場合の静電ポテンシャルエネルギーUEは、電荷間の無限の分離を参照位置として取ると次のようになります。

エレクトロンボルト – エネルギーの単位

原子や亜原子物理学では、ジュールというSI単位で測定されるエネルギーは非常に小さいため、エレクトロンボルト（eV）という便利な（非SI単位）が使用されます。エレクトロンボルトは、1ボルトの電位差を通して加速された単一の電子が得るエネルギーに等しいです。

よくある質問

• 電位とは何か？ 電位は、電気的なポテンシャルエネルギーを単位電荷に対して記述するスカラーの物理量です。
• 電位の類似点は何か？ 電位の差は、重力のポテンシャル差に類似しています。
• 電位にとって重要なことは何か？ 電位の概念は電気現象を理解するのに役立ちますが、測定可能なのは電位エネルギーの差のみです。