Potentsiaal

Potentiaal is een begrip dat in verschillende vakgebieden voorkomt en meestal verwijst naar een toestand of veld waarin iets mogelijk werkt of kan gebeuren. In de natuurkunde en wiskunde wordt het vaak gebruikt om de aanwezigheid van potentiële energie aan te geven of om een veld te beschrijven waar krachten uit voortkomen.

Potentiële energie en velden: In een conservatief krachtveld F geldt F = -∇U, waarbij U de potentiële energie is. Het verschil in potentiële energie tussen twee posities bepaalt het werk dat nodig is om een deeltje te verplaatsen zonder verandering van snelheid. Voor zwaartekrachtsvelden is U ≈ mgh bij hoogteverschillen; bij elektrisch potentiële systemen geldt U = qV.

Elektrisch potentiaal en veld: Het elektrisch potentiaal V is arbeid per eenheid lading om een lading naar een positie te brengen. De elektrische potentiële energie van een lading q is U = qV, en het potentiaalverschil ΔV tussen twee punten is het werk per eenheid lading om tussen die punten te verplaatsen. Het veld en het potentiaal zijn gerelateerd door E = -∇V; voor een puntlading q is V(r) = kq/r.

Wiskundig en chemisch potentiaal: In de wiskunde wordt een potentiaalfunctie Φ gebruikt om conservatieve vectorvelden te beschrijven: F = -∇Φ. In de chemie en thermodynamica is het chemisch potentiaal μ de verandering van de inwendige energie bij verandering van het aantal deeltjes, cruciaal voor diffusie en faseovergangen.