Потенциал поля. Разность потенциалов.

Если в поле заряда +q перемещаем пробный заряд q¢ из точки 1, удаленной от заряда +q на расстояние r ₁, в точку 2, находящуюся на расстоянии r₂ от заряда +q, то работу по перемещению пробного заряда можно определить как: . Из рис. (см. рис.3.1), тогда .

Учтем: 1) F =Еq’– кулоновская сила, действующая на пробный заряд q’ в каждой точке поля с напряженностью Е; 2) Напряженность поля точечного заряда: и произведем подстановки в формулу для работы:

Работа сил электрического поля при перемещении заряда не зависит от формы пути, а зависит лишь от взаимного расположения начальной и конечной точек траектории. Это свойство потенциальных полей. Из него следует, что работа, совершаемая в электрическом поле по замкнутому контуру, равна нулю.

При перемещении зарядов изменяется их взаимное расположение, поэтому работа, совершаемая электрическими силами, в этом случае равна изменению потенциальной энергии перемещаемого заряда: , откуда следует, что потенциальная энергия заряда q¢: .

Принято считать (при ), поэтому: . В любой точке поля потенциальная энергия W заряда численно равна работе, которую необходимо совершить для перемещения заряда из бесконечности в эту точку. Отношение зависит только от q и r. Эту величину называют потенциалом:

.

Единица электрического потенциала – вольт (В).

Потенциал является энергетической характеристикой электрического поля. Он характеризует потенциальную энергию, которой обладал бы положительный единичный заряд, помещенный в данную точку поля. Как скалярная величина потенциал может принимать положительные или отрицательные значения. Например, для поля точечного заряда:

.

Потенциал поля, создаваемого системой точечных зарядов, равен алгебраической сумме потенциалов всех этих зарядов: .

Работа сил поля при перемещении заряда q’ из точки 1 в точку 2 может быть записана в виде:

Величину называют разностью потенциалов (напряжением) электрического поля. Понятие разности потенциалов применимо лишь к двум различным точкам поля.

Если принять , то . Потенциал данной точки поля равен работе перемещения единичного положительного заряда из данной точки в бесконечность.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: