Sähköpotentiaalienergialla

Sähköpotentiaalienergia, usein lyhyesti potentiaalienergia, on energiaa, joka varastoituu sähkövarauksen aseman perusteella sähkökentässä. Se on eräänlainen potentiaalienergia, joka liittyy sähköisiin voimiin. Kun sähkövaraus siirtyy paikasta toiseen sähkökentässä, sähkökenttä tekee työtä tai varaus tekee työtä kenttää vastaan. Tämä tehty työ muuntuu potentiaalienergiaksi.

Sähköpotentiaalienergia voidaan määritellä työnä, joka on tehtävä siirrettäessä varaus äärettömyydestä tiettyyn pisteeseen sähkökentässä, tai työnä, joka vapautuu, kun varaus siirtyy tietystä pisteestä äärettömyyteen. Yleensä potentiaalienergia on määritelty nollaksi äärettömyydessä. Potentiaalienergian yksikkö SI-järjestelmässä on joule (J).

Kahden pistemäisen varauksen, $q_1$ ja $q_2$, välinen sähköpotentiaalienergia etäisyydellä $r$ on $U = k \frac{q_1 q_2}{r}$, missä $k$ on Coulombin vakio. Positiivisilla varauksilla on positiivista potentiaalienergiaa toistensa suhteen, kun taas erimerkkisillä varauksilla on negatiivista potentiaalienergiaa. Sähköpotentiaali, joka tunnetaan myös nimellä jännite, on sähköpotentiaalienergian ja varauksen suhde ($V = U/q$). Se kuvaa potentiaalienergiaa varausyksikköä kohden. Sähkökentässä korkeampi sähköpotentiaali tarkoittaa korkeampaa potentiaalienergiaa positiivisille varauksille. Sähkövirta kulkee yleensä korkeammasta potentiaalista matalampaan potentiaaliin.