Som du vet har ett föremål potentiell energi i gravitationsfältet och man brukar ofta sätta den potentiella energin lika med noll, då föremålet befinner sig på jordytan.

Detta är jämförbart med förhållandena för en elektrisk laddning i ett elektriskt fält där laddningen i varje punkt har en potentiell elektrisk energi. Man har kommit överens om att sätta denna till noll, då laddningen befinner sig på jorden eller i en ledare som står i förbindelse med jorden.

I figur #9.31 # har den undre plattan kopplats till jord och den potentiella energin är därför noll där.

#9.30#

#9.31# Positiv laddning i elektriskt fält.

Kom ihåg att # E = F / Q #

Laddningen # Q # befinner sig vid ett tillfälle på avståndet # s # från den undre plattan och har då en potentiell energi # W _{p.} F# ör att föra laddningen från punkten A till den jordade plattan krävs att fältet utför ett elektriskt arbete. Detta arbete är lika stort som laddningens potentiella energi.

# W = W _{p} = Fs = # QEs, men detta kan skrivas som #\frac{{{W_{\text{p}}}}}{Q} = Es#.

Tidigare har vi definierat elektrisk spänning som

# U = W / Q .#

Uttrycket

#\frac{{{W_{\text{p}}}}}{Q}#

anger således spänningen mellan punkten A och jord (den jordade plattan). Denna spänning kallas potential och betecknas # V _{A}.#

#9.32#

Av resonemanget ovan ser du att spänningen mellan två punkter är lika med potentialskillnaden mellan punkterna. # V _{D} = 9,0 # V och # V _{C} = 3,0 # V. # U  =  V _{D} -  V _{C} = 6,0 # V, vilket är precis det som voltmetern V #_{2} v# isar.

Beteckningen # U k# ommer från tyskans Unterschied som betyder differens eller skillnad

Vi ska nu ägna lite mer tid åt att undersöka elektriska kretsar med hjälp av potentialbegreppet. Strömförgreningslagen känner du redan till från avsnitt #9.6. # Lagen kallas även Kirchhoffs första lag efter den tyske fysikern Gustav Kirchhoff #(1824 - 1887). # Vi ska nu komplettera med Kirchhoffs andra lag.

Om vi jämför med tyngdkraftfältet igen så blir det mycket tydligare vad den här lagen betyder. Tänk dig att du är ute i skogen och springer i en motionsslinga. Om du sätter utgångspunkten som nollnivå så ändras din potentiella energi varje gång du springer uppför eller nedför någon backe. Men när du kommer tillbaka till utgångspunkten igen så måste summan av alla dessa förändringar vara noll eftersom du är tillbaka på samma nivå som när du startade. På samma sätt är summan av alla potentialändringarna i en sluten krets lika med noll.

#9.34# Exempel på en sluten strömkrets.

Vi har skrivit ut #+ # tecknen för att vara tydliga med att det är summan av potentialändringarna som är noll. När du räknar själv behöver du naturligtvis inte skriva ut båda tecknen.

Den potentiella energin ökar när du springer uppför en backe, eftersom du arbetar i motsatt riktning som gravitationsfältet (som ju verkar nedåt) och din potentiella energi minskar då du springer nedför backe, eftersom du då arbetar i samma riktning som fältet. På samma sätt är det med elektrisk potential. Se figur #9.34. # Det elektriska fältet i batteriet är riktat från pluspol till minuspol. Om vi går från A till B genom batteriet, mot fältriktningen, ökar potentialen. När vi däremot går från B till A genom motståndet går vi i samma riktning som fältet, det vill säga i strömmens riktning. Då sjunker potentialen med beloppet # R  \cdot  I . # Om vi går ett varv moturs, A-B-C-D-A får vi enligt Kirchhoffs andra lag:

# U + (- RI ) = 0, # det vill säga #3 + (-15 \cdot 0,2) = 0. # Stämmer!