isopotentiaalvlakken

Isopotentiaalvlakken zijn geometrische oppervlakken in een elektrisch veld waarop de elektrische potentiaal dezelfde waarde heeft. In elektrostatica wordt een isopotentiaalvlak gedefinieerd als de verzameling van alle punten waarvoor de potentiaal V gelijk is aan een constante V0. Een belangrijk kenmerk is dat het elektrische veld E altijd loodrecht staat op een isopotentiaalvlak. In formele termen geldt E = -∇V, waardoor het veld langs de grootste afname van V wijst en normaal staat op elk isopotentiaalvlak.

Voorbeelden illustreren het concept. Rondom een puntlading q in vacuüm zijn de isopotentiaalvlakken bolvormig met het centrum in de lading; de potentiaal is V(r) = (1/(4πε0)) q / r en neemt af met de afstand. Bij een uniforme veldvector E0 is de potentiaal V(r) = -E0 · r, zodat de isopotentiaalvlakken vlakke oppervlakken zijn die loodrecht op E0 staan.

Toepassingen en implicaties zijn breed. Omdat E de potentiaalverschil bepaalt, is het werk dat door het veld wordt verricht bij verplaatsing van een testlading tussen twee punten afhankelijk van de potentiële waarden: verplaatsingen langs een isopotentiaalvlak kosten geen werk (ΔV = 0). Hierdoor kunnen isopotentiaalvlakken helpen bij het visualiseren van veldlijnen en bij berekeningen in elektrostatische systemen. In sinussystemen en rondom geleiders worden de vormen van de isopotentiaalvlakken bovendien bepaald door de verdeling van lading en de geometrie van de omgeving.