Робота сил поля. Потенціальність електростатичного поля

Рисунок 10.9 До пояснення роботи по переміщенню заряду в електростатичному полі

Якщо точкового заряду q з точки 1 в точку 2 вздовж довільної траєкторії (рисунок 10.9) переміщується інший точковий заряд q₀, то сила, прикладена до заряду, здійснює роботу. Робота сили F на елементарного переміщення dl дорівнює

Так як , то

Робота по переміщенню заряду з точки 1 у точку 2

З формули видно, що робота в електростатичному полі не залежить від траєкторії переміщення, а визначається тільки початковим 1 і кінцевим 2 положеннями точок. Якщо ж заряд повертається в початкове положення, то робота виконана над зарядом з боку електричного поля дорівнюватиме 0.

Звідки слідує що електростатичне поле точкового заряду є потенціальним, а електростатичні сили – консервативними.

Потенційна енергія заряду, внесеного в електричне поле W_п

1. Тіло, що знаходиться в потенційному поле сил має потенційну енергію, за рахунок якої силами поля виконується робота. Так, як електростатичне поле потенціальне то заряд, внесений в електричне поле повинен мати потенціальну енергію (енергіяю взаємодії заряду і поля).

2. Визначення. Потенційна енергія заряду внесеного до електричного поле - це фізичної на величина, що дорівнює добутку напруженості електричного поля на заряд, внесений в електричне поле і на відстань від нульового рівня енергії електричного поля до внесеного заряду.

3. Потенційна енергія заряду, внесеного в електричне поле електричного - це скалярна величина.

4. Для однорідного поля W_п = Eq₀d, для поля точкового заряду або кулі W_п = Eq₀R.

Де E - напруженість електричного поля в спостережуваної точці простору, q₀ - заряд, внесений в електричне поле, d - відстань від нульового рівня енергії електричного поля до цього заряду, R - відстань від точкового заряду, або центру кулі до внесеного в поле заряду.

5. [ W_п ] = Дж

* Нульовий рівень потенційної енергії електричного поля, як правило, відраховують від заземленого тіла або від негативно зарядженого тіла.

Циркуляція вектора Е. Властивості циркуляції вектора Е електростатичного поля

Циркуляція вектора Е.

1. Циркуляція вектора характеризує ступінь завихреності поля.

2. Визначення. Циркуляцією вектора напруженості називається робота, яку здійснюють електричні сили при переміщенні одиничного позитивного заряду по замкнутому шляху l

3. Інтеграл називають циркуляцією вектора напруженості.

4. Формула справедлива тільки для електростатичного поля.