На заряд, помещенный в электростатическое поле, действует сила со стороны этого поля. При перемещении заряда эта сила может совершить работу. Эту работу часто называют работой электрического поля.
Система «заряд + поле» обладает способностью совершать работу. Система, способная совершать работу, обладает потенциальной энергией.
Изменение потенциальной энергии Δ W P связано с совершенной системой работой А соотношением: Δ W P = - А Если А > 0, то W P уменьшается. Если А <0, то W P увеличивается.
Работа поля при перемещении заряда из точки 1 в точку 2 в электростатическом поле зависит только от положения этих точек в поле и не зависит от траектории движения заряда. + q 1 A 1 . 2 А 2 │А 1 │ =│А 2 │
работа в нем не зависит от формы траектории; работа по замкнутому контуру в нем равна нулю. Электростатическое поле – потенциальное.
Потенциалом электростатического поля φ в данной точке называется физическая величина, равная отношению потенциальной энергии W P заряда q, помещенного в данную точку поля, к величине этого заряда: W P φ = q
Потенциал – величина скалярная. Потенциал – энергетическая характеристика электрического поля. Физический смысл имеет не потенциал точки, а разность потенциалов между двумя точками. Именно она связана с работой поля при перемещении заряда из одной точки в другую.
Разность потенциалов между точками 1 и 2 равна отношению работы поля при перемещении заряда из точки 1 в точку 2 к величине этого заряда: А φ 1 – φ 2 = q
Разность потенциалов в электростатическом поле имеет и другое название – напряжение между двумя точками. Напряжение между двумя точками 1 и 2 поля: U = φ 1 – φ 2
СИ: [ φ 1 – φ 2 ] = В (вольт) 1 Дж [ φ 1 – φ 2 ] = = 1 В 1 Кл Разность потенциалов между двумя точками поля равна 1 В, если при перемещении заряда в 1 Кл из одной точки в другую электрическое поле совершает работу в 1 Дж.
Потенциал электрического поля системы зарядов равен алгебраической сумме потенциалов полей, созданных каждым из зарядов: φ = φ 1 + φ 2 + φ 3 +...+ φ n
Пробный заряд q > 0 перемещается в однородном поле с напряженностью Е в направлении силовых линий. Е d F q F = qE A = Fd A = qEd U = A q U = Ed d
В однородном электростатическом поле с напряженностью Е разность потенциалов между точками, соединенными вектором d, направление которого совпадает с направлением напряженности поля, определяется формулой: U = Ed
Соотношение между напряженностью и разностью потенциалов можно записать также в виде: U E = d Напряженность поля направлена в сторону убывания потенциала.
В СИ: [ E ] = м В Н 1 = 1 м Кл Prezentacii.com
1. Напряженность электрического поля вблизи Земли перед разрядом молнии иногда достигает 3 МВ/м. Какая сила действует на пылинку, имеющую заряд 40 нКл, находящуюся в этом поле? 2. Длина разряда молнии 150 м. Какова разность потенциалов между грозовыми облаками, если пробой влажного воздуха происходит при напряженности 1МВ/м? 3. При лечении статическим душем на электродах электрической машины приложена разность потенциалов 100 кВ. Определите заряд, проходящий между электродами во время процедуры лечения, если известно, что электрическое поле совершает при этом работу1800 Дж. 4. Какую работу нужно совершить, чтобы переместить заряд 50 нКл между двумя точками электрического поля с разностью потенциалов 1600 В? 5. Найти потенциал точки электрического поля, удаленной от заряда 17 нКл на расстояние 10 см. 6. Между заряженными горизонтальными пластинами находится в равновесии пылинка, имеющая заряд 20нКл. Какова ее масса, если напряженность электрического поля 49 В/м? 7. Какую разность потенциалов должен пройти электрон, чтобы скорость его увеличилась от 0 до 8000км/с?
Slide-Share