![]() КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Потенциал электростатического поля
На точечный заряд +q, находящийся в поле, создаваемом неподвижным зарядом +Q, действует сила Работа, совершаемая силами поля по перемещению заряда +q, на элементарном пути dl (Рис. 2) вычисляется по формуле
При перемещении заряда +q из точки 1 в точку 2 силы поля совершают работу
где ε0 – электрическая постоянная, ε – диэлектрическая проницаемость среды, r1 и r2 – расстояния точек 1 и 2 от заряда Q. Это выражение показывает, что работа не зависит от пути, по которому перемещался в электростатическом поле заряд q, а зависит лишь от начального и конечного положений этого заряда. В частности, работа по замкнутому контуру будет равна нулю:
Отсюда получаем Тело, находящееся в потенциальном поле сил, обладает потенциальной энергией. За счёт убыли этой энергии совершается работа силами поля
то есть можно определить лишь изменение потенциальной энергии заряда +q в поле заряда +Q, а не абсолютное значение энергии. В какой-то точке поля можно определить потенциальную энергию с точностью до постоянной
Значение Const выбирается таким, что при удалении заряда на бесконечность, потенциальная энергия обращалась в нуль, тогда
Различные заряды q0, q', q", … будут обладать различными потенциальными энергиями WP, WP', WP", …, но отношение WP/q0=WP'/q'=WP"/q", … будет постоянным, это отношение называют потенциалом. Таким образом, потенциал – это энергетическая характеристика электростатического поля
Потенциал – это скалярная физическая величина, численно равная потенциальной энергии, которой обладает в данной точке электростатического поля единичный положительный заряд. Работу сил поля над зарядом q0 теперь можно выразить через разность потенциалов
Если заряд q0 из точки с потенциалом φ удаляется в бесконечность, где условно потенциал равен нулю, работа сил поля равна нулю: A∞ = q0φ. Отсюда следует, что потенциал данной точки поля численно равен работе, которую совершают силы поля над единичным положительным зарядом при удалении его из данной точки в бесконечность, где потенциал равен нулю. Эквипотенциальная поверхность – это геометрическое место точек равного потенциала. В простейшем случае, когда поле создано одиночным точечным зарядом, эквипотенциальные поверхности представляют собой концентрические сферы в общем центре которых находится заряд, создающий поле. В других случаях это могут быть поверхности достаточно сложной формы. При перемещении заряда по эквипотенциальной поверхности работа равна нулю, как это следует из формулы (3). На заряд в поле действует сила. Работа этой силы равна нулю в том случае, когда сила во всех точках перпендикулярна направлению перемещения. Отсюда следует важное свойство эквипотенциальных поверхностей: эквипотенциальная поверхность во всех точках перпендикулярна линиям напряжённости.
|