Potenzialunterschiede

Potenzialunterschiede bezeichnet die Differenz des Potentials zwischen zwei Punkten in einem Feld. Im elektrischen Kontext spricht man oft von elektrischer Spannung. Sie gibt an, wie viel Arbeit pro einzelnem Ladungseinheit erforderlich ist, um von einem Punkt A zu einem Punkt B zu gelangen, oder wie viel Arbeit ein externes Feld pro Ladung leisten würde.

In der Elektrostatik ist der Potenzialunterschied VB − VA gleich der negativen Linieintegral des elektrischen Feldes entlang eines Pfades von A nach B: ∆V = V(B) − V(A) = −∫A→B E · dl. Da das Feld konservativ ist, ist dieser Wert pfadunabhängig. Die elektrische Spannung wird in Volt gemessen; 1 Volt entspricht 1 Joule pro Coulomb.

Der Potenzialunterschied hängt eng mit der Potenzialenergie U einer Ladung q zusammen: ∆U = q ∆V. Die Beziehung E = −∇V beschreibt, wie das Feld aus dem Potential hervorgeht. In elektrischen Kreisen wird der Spannungsbegriff auch verwendet, um den Unterschied zwischen den Terminalspannungen von Bauteilen oder Quellen zu kennzeichnen. In realen Quellen kann der gemessene Terminalwert von der emfs (elektromotorische Kraft) abweichen, z. B. aufgrund interner Widerstände.

Neben der Elektrizität beschreibt der Begriff auch Potenzialunterschiede in anderen Kontexten, etwa die gravitative Potenzialdifferenz oder chemische Potenzialunterschiede, die Diffusions- oder Transportprozesse antreiben. Potenzialunterschiede sind zentrale Treiber vieler physikalischer und technischer Phänomene.