Eelmises osas kirjeldasime tööd, mida teeb elektriväli laengute liigutamisel. 9. klassist tuttav mõiste pinge on otseselt seotud elektrivälja poolt tehtud tööga.

Joonisel 1.22 on kujutatud vooluringi ühendatud reostaadi mähist. Pinget reostaadil saab mõõta voltmeetriga, mille üks klemm on ühendatud püsivalt reostaadi mähise ühe otsaga $P_2$ ja mille teist klemmi saame nihutada reostaadi mähise keerdudel.

Kõige suurem on pinge väärtus reostaadi mähise otstel, st punktide $P_1$ ja $P_2$ vahel. Kui nihutame liugkontakti punktist $P_1$ punkti $K$ suunas, siis pinge väärtus väheneb.

Kui mõtleme tööst, mida elektriväli teeb laengute liigutamisel, siis ilmselt on see suurim, kui laengud liiguvad läbi terve reostaadi. Seda mõttekäiku saab üldistada ja öelda, et suurema pingega töötavad seadmed teevad rohkem tööd – nii on vaja röntgenlambis elektronide kiirendamiseks vähemalt $30kV$, et toota suure energiaga röntgenkiirgust, aga LED-lambi põlemiseks piisab pingest $1,5V$.

Pinge mistahes kahe punkti vahel on arvuliselt võrdne tööga, mida tehakse ühekulonilise laengu nihutamisel ühest punktist teise. Pinge definitsioonvalem on

Vooluringis mõõdetakse pinget mistahes kahe punkti vahel voltmeetriga.

Elektrivälja kirjeldamiseks kasutatakse ka elektrivälja potentsiaali mõistet.

Joonisel 1.23 oleme laetud plaatide tekitatud elektriväljas märkinud punktid $P_1$ ja $P_2$. Neid punkte iseloomustab ka elektrivälja potentsiaal, mille tähistame kreeka tähega $\phi$ (fii). Elektrivälja potentsiaal on seotud elektrivälja asetatud laengu potentsiaalse energiaga antud punktides. Kuna punktis $P_1$ on laengu potentsiaalne energia suurem kui punktis $P_2$, saame sama öelda ka elektrivälja potentsiaali kohta: ${\phi }_1<{\phi }_2$.

Elektrivälja potentsiaal näitab, kui suur on elektrivälja potentsiaalne energia mingis punktis positiivse ühiklaengu kohta.

Miks just ühiklaengu kohta? Aga sellepärast, et elektrivälja potentsiaal on välja omadus, see ei sõltu sellest, kui suur laeng seal väljas paikneb. Nii mitu korda, kui erinevad kehade laengud, erinevad ka laetud kehade potentsiaalsed energiad antud elektrivälja punktis.

Elektrivälja potentsiaal on väljendatav valemiga:

Rõhutame, et elektrivälja potentsiaal iseloomustab elektrivälja sõltumata sellest, kas seal on laetud keha või mitte.

Füüsikas on suurema tähendusega elektrivälja kahe punkti potentsiaalide erinevus, sest see määrab ära, kui palju teeb elektriväli tööd laengu nihutamisel elektrivälja ühest punktist teise.

Kui mõõdame pinget elektriseadme kahe punkti vahel, siis mõõdame nende punktide potentsiaalide erinevust ${\phi }_1-{\phi }_2$. Pinge ja elektrivälja potentsiaali vahelist seost väljendab valem

Näiteks kui mõõdame vooluringis vooluallika klemmipingeks $U=9V$, saame öelda, et klemmide potentsiaalide erinevus on $9V$.

Nii pinge kui ka elektrivälja potentsiaali ühikuks on $1V$.

Pinget ja potentsiaali ei tohi omavahel segamini ajada. Erinevus nende kahe füüsikalise suuruse vahel:

1. pinge võrdleb kahe punkti potentsiaali ja annab võimaluse arvutada näiteks elektrivälja poolt tehtavat tööd laengute nihutamisel ühest punktist teise, potentsiaal aga kirjeldab olukorda ühes punktis;
2. pinget mõõdetakse voltmeetriga otseselt, potentsiaali kaudselt. Kasutusele on võetud ka erinevad tähised: pinge tähis on $U$ ja elektrivälja potentsiaali tähis on $\phi$ (fii).

Katse elektrivälja potentsiaali mõõtmiseks

Uurime elektrivälja potentsiaali kahe sirge traatelektroodi vahel, mis on asetatud ammoniaagi vesilahusega immutatud paberile ja ühendatud alalisvooluallikaga pingeväärtusega $200V$. (Vt joonis 1.24.)

Potentsiaalide mõõtmiseks kasutame voltmeetrit, mille üks klemm on ühendatud negatiivse elektroodiga. Sellel elektroodil on potentsiaal vähima väärtusega ja potentsiaali nullnivoo on kokkuleppeline, loeme selle võrdseks nulliga ${\phi }_2=0$. Voltmeetri teise klemmi saame ühendada mistahes välja punktiga. Kasutame valemit $U={\phi }_1–{\phi }_2$. Kui
asendame ${\phi }_2=0$, saame öelda, et voltmeetri näit on ühtlasi ka antud punkti potentsiaali väärtus:

$U={\phi }_1–0={\phi }_1$

Katses uurime elektrivälja potentsiaale kuues erinevas punktis. Kui ühendada liikuv klemm punktiga $1$ (joonis 1.24a), näitab voltmeeter $50V$. Sama potentsiaali väärtuse saame ka siis, kui ühendame liikuva klemmi punktiga $2$. Nende kahe punkti potentsiaalide erinevus on seega $U=50V–50V=0V$. Meie mõõtmised ja arvutused näitavad, et pinge elektroodi ja punkti $1$ vahel on $50V$, aga pinge punkti $1$ ja $2$ vahel on $0V$.

Elektrivälja punkt	Elektrivälja punkti potentsiaal ${\phi }_1/V$
1	$50$
2	$50$
3	$100$
4	$100$
5	$150$
6	$150$

Kui mõõta sarnaselt kõikide teiste punktide potentsiaalid (vt tabel 1.2) ja arvutada potentsiaalide erinevused, märkame, et

a) punktide $3$ ja $4$ vahel ning ka punktide $5$ ja $6$ vahel on pinge $U=0V$;
b) pinge punktide $3$ ja $6$ vahel on $50V$, samuti punktide $3$ ja $5$ ning $4$ ja $5$ vahel;
c) punktide $1$ ja $5$ ning $2$ ja $7$ vahel on pinge $100V$;
d) suurim on pinge kahe elektroodi vahel, kus $U=200V$.

Elektriväli teeb tööd ainult siis, kui on olemas potentsiaalide erinevus (pinge). Mida suurem on elektrivälja punktide potentsiaalide erinevus, seda suurem on pinge ja elektrivälja töö. Kui $U=0V$ ehk potentsiaalide erinevus puudub, siis ei tehta ka tööd.

Valemina saab selle kirja panna kas

või

Potentsiaali mõiste on kesksel kohal näiteks närvirakkude toimemehhanismi seletamisel
bioloogias ja vooluallika parameetrite väljaarvutamisel elektrokeemias.