6 VIRTAPIIRIN SUUREIDEN SELITYS KENTÄN AVULLA
SÄHKÖVIRRAN SYNTY Sähkövirta on sähkökentän aiheuttamaa varattujen hiukkasten liikettä. Metallijohtimessa varauksen kuljettajina ovat elektronit. Johtimessa oleva sähkövirta on jossa ΔQ on johtimen poikkipinnan läpi siirtynyt varaus ja Δt on siihen kulunut aika.
HOMOGEENINEN SÄHKÖKENTTÄ Jos sähkökentän voimakkuus on yhtä suuri jokaisessa pisteessä, on sähkökenttä homogeeninen. Homogeeninen kenttä syntyy kahden yhdensuuntaisen varatun metallilevyn väliin. Homogeenisuus näkyy siinä, että kenttäviivat ovat yhdensuuntaisia ja kenttäviivojen välimatka on sama levyjen välissä. Ajatellaan, että siirrämme positiivisen varauksen Q negatiiviselta levyltä matkan s kohti positiivista levyä. Positiivisen varauksen siirto vaatii työn W = F . s = QE . x
POTENTIAALIENERGIA JA POTENTIAALI SÄHKÖKENTÄSSSÄ Jos valitsemme potentiaalienergian nollatason negatiiviseen levyyn, on siirtotyö samalla varauksen saama potentiaalienergia Ep = QE . x Jos poistamme potentiaalienergiasta varauksen vaikutuksen eli jaamme sen Q:lla saamme suureen, joka riippuu vain sähkökentästä ja paikasta. Tämä suure on potentiaali V = Ep/Q = Ex. Potentiaalieroa sanomme jännitteeksi U = V1 - V2. Nyt siirtotyö W voidaan lausua myös varauksen ja jännitteen tulona : W = QU
Sähkökentän potentiaali muuttuu, kun liikutaan kentän suunnassa. Kenttää vastaan kohtisuoraan liikkuvan hiukkasen potentiaalienergia ei muutu, eli potentiaalikaan ei tällöin muutu. Pisteiden A ja B välinen jännite homogeenisessa sähkökentässä on U = Ed, jossa E on sähkökentän voimakkuus ja d on pisteiden A ja B välinen välimatka kenttäviivojen suunnassa.