Redigerer Elektrisk spenning (avsnitt)

===Potensial i et elektrisk felt===
{{Main|Elektrisk potensial}}
I klassisk mekanikk er begrepene [[Arbeid (fysikk)|arbeid]], potensiell energi og regelen om [[Energiprinsippet|konservering av energi]] mye brukte konsepter. Også i forbindelse med elektriske felter brukes disse reglene. [[Kraft]] og potensiell energi er direkte relatert; en gjenstand som står på et bord har større potensiell energi enn om den samme gjenstanden stod nede på gulvet under bordet.

I fysikk er arbeid produktet av kraft og vei, dette gjelder også for elektriske felt. Om en tenker seg en elektrisk ladd partikkel i et elektrisk felt vil arbeidet ''W'' som en kraft ''F'' utfører på partikkelen være lik produktet av kraften og den tilbakelagte [[lengde|veilengden]] ''s'', altså ''W = F· s''.

Det er en tydelig analogi mellom potensiell energi for en elektrisk partikkel og for potensiell energi for et legeme i et gravitasjonsfelt: Den potensielle energi av et legeme i jordens [[Tyngdekraft|tyngdefelt]] er ''E<sub>p</sub> = gmh'', der ''g'' er [[tyngdeakselerasjon]]en, ''m'' er [[masse]]n og ''h'' er høyden over bakken. På samme måte er potensiell energi for en ladet partikkel ''q<sub>0</sub>'' i et elektrisk felt gitt av ''V<sub>p</sub> = q<sub>0</sub>Ey'' der ''V<sub>p</sub>'' er potensiell energi i hvilken som helst posisjon i feltet og ''y'' er distansen fra det som er satt til å være nullpotensialet.

[[Fil:Electric potential of a positive particle.jpg|thumb|En testladning i et homogent elektrisk felt mellom to elektrisk ladete plater med forskjellig polaritet. Kraften <math>\scriptstyle \vec{F}</math> virker på den elektriske testpartikkelen i feltet <math>\scriptstyle \vec{E}</math>. De stiplede linjen markerer to posisjoner ''U<sub>a</sub>'' og ''U<sub>b</sub>'' der det [[elektrisk potensial]] har forskjellige nivåer.]]
I bildet til høyre viser en elektrisk partikkel i et homogent elektrisk felt som er satt opp mellom to plater med motsatt polaritet. Det virker en kraft <math>\scriptstyle \vec{F} = q_0 \vec{E}</math> markert med rød pil på ''testladningen'' på grunn av feltet. Kraften er konstant og beveger testpartikkelen fra punkt ''a'' til ''b'', dermed endres partikkelens potensielle energinivå. Endringen er gitt av:
:<math>W_{a \rightarrow b} = - \Delta V = -(V_b-V_a) = -(q_0E y_b - q_0E y_a) = q_0E(y_a-y_b)</math>
der alle symbolene er de samme som tidligere.

Det som er viktig egenskap med dette uniforme elektriske feltet er at det er et ''konservativt felt'', noe som betyr at veien fra ''a'' til ''b'' som testladningen beveges er irrelevant. Dermed er den potensielle energien for et gitt punkt i feltet kun avhengig av distansen ''y'' fra et definert referansenivå. En annen konsekvens av dette er at summen av potensiell og [[kinetisk energi]] på grunn av bevegelse er konstant, altså at total mekanisk energi er konservert:

:<math> K_a + V_a = K_b + V_b </math>

der ''K<sub>a</sub>'' og ''K<sub>b</sub>'' er kinetisk energi ved henholdsvis ''a'' og ''b''. Dette er igjen en analogi til bevegelse av et legeme i jordens tyngdefelt.<ref name=YL781>[[#YL|Young og Freedman (2008), s. 781]]</ref>

Elektrisk potensial er definert som potensiell energi per ladningsenhet. Definisjonen kan gjelde testladningen som ble introdusert over: For en testladning er potensialet ''U'' et sted i et elektrisk felt der den potensielle energien ''V'' per ladningsenhet ''q<sub>0</sub>'' er det samme. Dette kan uttrykkes:<ref>[[#YL|Young og Freedman (2008), s. 787]]</ref>

:<math>U = {V \over q_0} </math>

I bildet til høyre over med den positiv testladning er de to posisjonene ''U<sub>a</sub>'' og ''U<sub>b</sub>'' markert med linjer der det elektriske potensialet har forskjellig nivå. Om partikkelen beveger seg langs en av de stiplede linjene vil ikke potensialet endre nivå.