電位
カテゴリー：電磁気学
点Pに電荷\( Q_1 \)が置かれており、そこから距離\( r\)離れたところ、点Qに電荷\( Q_2 \)が置かれていたとする。 この時、電荷\( Q_1 \)のクーロンポテンシャル\( U(r) \)は、
\begin{eqnarray} U(r) = \frac{Q_1Q_2}{4 \pi \epsilon_0 r} \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ (1) \end{eqnarray}
と表される。ここで、式(1)を以下のように書き換える。
\begin{eqnarray} U(r) = \phi(r) Q_1 \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ (2) \end{eqnarray}
この時の、\( \phi(r) \)のことを電位と呼ぶのである。
電位は式(2)を見てもらってもわかるように、\( \phi(r) = U(r) / Q_1 \)と変形できる。 \( U(r) \)の単位はエネルギーなので、その単位はジュール（J）である。 \( Q_1 \)は電荷なので、単位はクーロン(C)である。 よって、電位の単位は\( J/C \)で表され、これをボルト(V)と呼ぶ。
水の流れで電磁気を説明することが多い。 電位は水位に相当する。 水位は差が大きいほど水の流れが急になるように、たくさんの電流を流したい場合は電位そのものの大きさよりも、電位の差が大きいことが重要である。