電位とは

電位とは、＋1クーロンの持っている、位置エネルギーのことということができます。

電位は次の式で表すことができます。

$$V=Ed　[V] \tag{2-2-13-1}$$

ここで、位置エネルギー $U$ の式を思い出してください。

$$U=qEd　 [J] \tag{2-2-11-2}$$

上の電位の式と位置エネルギーの式を比べてみます。

位置エネルギーの電荷　$q$　が＋1クーロンの場合は、二つの式は同じになります。

つまり、電位　$V$　と位置エネルギー　$U$　は同じということができます。

●プラスは山の形の電位であり、マイナスは谷の形の電位と考えられます。

プラスの電荷は山の高い位置にありますので、図1にあるような位置に、+１クーロンの点電荷が置かれていると、その点電荷の位置が電位　$V$（ボルト）になります。

そして、電荷間に働く力はプラス同士なので反発力（斥力）が働きます。

次に、マイナスの電荷は谷の低い位置にあると考えます。

図２のような場所に置かれた、＋1クーロンの点電荷は吸引力がはたらいて底の方に引き寄せられます。

その点電荷の基準からの位置が電位　$V$（ボルト）　になります。

$q$　クーロンの点電荷が距離　$d[m]$　に作る電位　$V$　は　

$$V=k\cfrac{q}{d}　[V] \tag{2-2-13-2}$$ $$k=\cfrac{1}{4πε_0}≒ 9×10^9=90億　[N・m^2/C^2] \tag{2-2-13-3}$$

電位の例題

電位の合計を求める。

２つの電荷qによる電位は共に同じになります。

$V=k\cfrac{q}{a}[V]$

電位　$V$　の足し算は数値で計算する。（向きは関係なし）

$2V=k\cfrac{q}{a}+k\cfrac{q}{a}=\cfrac{2kq}{a}$　になります。

以上で「電位とは」の説明を終わります。