l'energia potenziale elettrica è il lavoro necessario a spostare la carica di prova dal punto iniziale all'infinito; il potenziale elettrostatico è il lavoro necessario a spostare una carica di prova dal punto iniziale all'infinito, quindi i due concetti sono correlati da:
U(x,y,z)=q P(x,y,z)
U energia potenziale e P potenziale.
matematicamente il potenziale si esprime come l'integrale di linea tra il punto iniziale e il punto all'infinito lungo una qualsiasi curva. nel caso in cui il campo elettrico sia generato da una carica puntiforme, ad esempio, e tralasciando l'effetto inverso della seconda carica su quella che genera il campo, il potenziale è l'integrale tra r (inteso come modulo) e l'infinito, dove si considera una curva che dal punto P va all'infinito seguendo r versore (cosa che ti permette di considerare un semplice integrale sul campo dei reali).
Riassumendo:
F=qE
E= - grad(P) (gradiente)
si ha allora che l'integrale di linea del campo elettrico tra i punti A e B è la differenza di potenziale tra i punti A e B:
P(A) - P(B) = integrale di linea di E tra A e B
posto B=infinito e P(B)=0, hai la forma del potenziale. L'energia elettrostatica è q P(A).
Puoi rifare tutte queste considerazioni per il campo del campo gravitazionale, sostituendo a q la massa m e alla forza di coulomb quella di newton. le definizioni sono tutte analoghe