Поле заряженной сферы и потенциал

Если напряжённость поля — силовая характеристика поля, то потенциал — его энергетическая характеристика: φ = W/q₀, где W — потенциальная энергия пробного заряда q₀ в поле. На расстоянии r от точечного заряда q в вакууме φ = kq/r (φ = 0 на бесконечности); потенциал — скаляр, он имеет тот же знак, что и q, а потенциалы нескольких зарядов складываются алгебраически. Его единица — 1 В = 1 Дж/Кл. Когда заряд перемещается из точки 1 в точку 2, поле совершает работу A = q(φ₁ – φ₂) = qU, где U = φ₁ – φ₂ — разность потенциалов (напряжение). В однородном поле E = U/d (единица 1 В/м = 1 Н/Кл). Поверхность равного потенциала — эквипотенциальная поверхность; для точечного заряда это сферы вокруг него. Силовые линии всегда перпендикулярны эквипотенциальным поверхностям и направлены в сторону убывания потенциала; перемещение заряда вдоль эквипотенциальной поверхности требует нулевой работы.