![]() КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Связь напряжённости с потенциалом
Электростатическое поле можно описать как с помощью векторной величины `Е, так и с помощью скалярной величины φ. Эти величины связаны между собой. Возьмём в поле две близкие эквипотенциальные поверхности с потенциалами φ1= φ и φ2 = φ + Δφ (см. Рис. 4). Переместим пробный положительный заряд q0 из точки А в точку В по направлении перпендикулярному эквипотенциальным поверхностям. Так как заряды мы перемещаем в сторону возрастания потенциала, нужно приложить внешнюю силу. Работа этой силы А = FΔl = q0EΔl (4) Работа поля при этом выразится через разность потенциалов: А = q0[φ – (φ + Δφ)] = – q0 Δφ. (5) Так как работа внешней силы равна работе поля, то: q0 EΔl = – q0Δφ, откуда:
Таким образом, напряжённость поля в данной точке численно равна изменению потенциала на единицу расстояния, отсчитанного в направлении, перпендикулярном к эквипотенциальной поверхности. Знак минус указывает на то, что вектор напряжённости направлен в сторону убывания потенциала. Единица напряжённости В/м устанавливается из формулы (6). Связь напряжённости с потенциалом можно выразить в более общем виде. Если записать составляющие напряжённости по координатам:
то вектор напряжённости можно выразить формулой:
Это выражение называется градиентом потенциала и обозначается: Градиент потенциала – это вектор, направленный в сторону наиболее быстрого убывания потенциала, то есть в направлении, перпендикулярном эквипотенциальным поверхностям в данной точке поля. В указанном направлении изменение потенциала на единицу длины наибольшее.
|