Kumikalvo

Kenttäteoriassa usein käytetään potentiaalin havainnollistamiseen kumikalvoa. Kumikalvo voidaan ajatella elastiseksi kalvoksi, jonka korkeus jokaisessa pisteessä merkitsee siinä pisteessä olevan potentiaalin arvoa. Näin ollen jyrkkä kohta kumikalvossa merkitsee suurta potentiaalieroa ts. suurta kentänvoimakkuutta. Sähkökenttävektori on siis negatiivinen potentiaalifunktion gradientti. Seuraavassa esimerkissä havainnollistetaan kumikalvon muodostumista seuraavanlaisessa potentiaaliprobleemassa: positiivisen pistevarauksen läheisyydessä on maadoitettu johdepallo, jota on havainnollistettu kuvassa (kts. myös staattisen kirjasta s.121-122). Voidaan ajatella, että kumikalvo "nostetaan" ylös äärettömyyteen pistevarauksen kohdalta, ja johdepallon potentiaali jää nollaan, tämän voit nähdä animaatiosta.

Kun kumikalvo on nostettu kohdalleen (huomaa pistevarauksen potentiaali on ääretön pistevarauksen kohdalla), voidaan tilannetta analysoida. Kumikalvo on hyvin jyrkkä pistevarauksen ja johdepallon välissä, joten siinä kentänvoimakkuus on ilmeisesti suuri. Sähkökentän suuntahan on korkeammasta potentiaalista matalampaan. Tätä voidaan kumikalvon avulla havainnollistaa ajattelemalla, että kalvolle tipautellaan vaikkapa vesipisaroita, jotka sitten lähtevät "valumaan" alaspäin kohti kuoppaa eli johdepalloa. Tilanne on analoginen potentiaalikentässä olevaan testivaraukseen, joka myös liikkuu johdepalloa kohti. Eli aivan varauksen ja pallon väliin tipautettu sadepisara varmaankin päätyisi johdepallon muodostamaan kuoppaan kumikalvossa. Tärkeää on huomata, että aivan johdepallon taakse, varauksesta katsottuna, muodostuu kumikalvoon satulapinta. Jotkin sadepisarat(varaukset) hiukan sivummalle pistevarauksen ja johdepallon väliin tipautettuna voisivat kiertää johdepallon ja pudota kuoppaan vasta pallon takana. Mutta jos pisaroita pudotellaan tarpeeksi etäältä, ne eivät ikinä putoa kuoppaan, vaan jatkavat liukumäkeä alas äärettömyyteen - tosin siellähän on myös nollapotentiaali.