Vad är en potentiell skillnad?

En potentiell skillnad är energin per enhetsladdning i en elektrisk krets. Potentialskillnaden måste mätas mellan två punkter eftersom det i allmänhet är opraktiskt att mäta den elektriska potentialen för en enda punkt. Potentialskillnaden för en punkt i en elektrisk krets görs vanligtvis med avseende på en referenspotential, såsom gemensam mark.

Potentiell skillnad är vanligtvis känd som spänning eftersom volt är en måttenhet för denna mängd. Det är också historiskt känt som tryck och spänning. "Pressure" är en föråldrad term för potentialskillnad, men det används fortfarande för att hänvisa till potentialskillnad inom ramen för vakuumrörselektronik.

Spänningen kan också ses som den energi som behövs för att flytta en laddning mellan punkter dividerad med storleken på den laddningen. Denna energitotal måste innehålla både den statiska och dynamiska energin som krävs för att flytta laddningen. Beräkningen av potentialskillnad blir mer exakt när storleken på den uppmätta laddningen blir mindre.

En mängd potentialskillnad måste innehålla ett tecken beroende på i vilken riktning elektronerna flyter. Definitionen av potentialskillnad antar att positivt laddade partiklar rör sig mot lägre spänningar och negativt laddade partiklar rör sig mot högre spänningar. Detta innebär att elektronerna i en krets flyter från en punkt med högre spänning till en punkt med lägre spänning.

Beskrivningen av potentiell skillnad använder ofta vatten som en analogi för el. Denna analogi antar att en mekanisk pump driver vatten genom en sluten rörkrets. Potentialskillnaden i denna analogi är skillnaden i vattentryck mellan två punkter i kretsen. Vatten kommer därför att rinna mellan de två punkterna om det finns en skillnad i deras tryck, vilket gör att vattnet kan utföra arbete. På liknande sätt kan en elektrisk krets endast utföra arbete om det finns en potentialskillnad mellan två punkter i kretsen.

Olika instrument mäter potentialskillnad beroende på deras arbetsmetod. En voltmeter har två ledningar, som var och en ansluter till en punkt i kretsen. Denna enhet mäter spänningsfallet över ett fast motstånd, som är proportionellt mot mängden volt i kretsen.

En potentiometer jämför en okänd spänning med en känd spänning i kretsen. Ett oscilloskop förstärker spänningen i kretsen, vilket avleder en elektronstråle. Mängden avböjning är proportionell mot spänningen i kretsen. En multimeter mäter flera elektriska mängder, inklusive spänning.