Потенціал електростатичного поля заряджених тіл

Рисунок 10.11 Графіки потенціалу електростатичного поля: а) точкового заряду, б) зарядженої кулі, в) нескінченної пластини.

Потенціал поля точкового заряду (Рисунок 10.11а)

де q – заряд, що створює поле; R – відстань від заряду до точки, в якій розглядають потенціал поля; ε – діелектрична проникність середовища, що оточує заряд;. k =9∙10⁹ Н∙м²/Кл²

Потенціал електростатичного поля зарядженої кулі виготовленої з провідника (Рисунок 10.11б)

Поле зарядженої електропровідної кулі має наступні особливості всередині кулі потенціал залишається постійним і його можна визначити за формулою , де r - радіус кулі. Поза кулею потенціал зменшується обернено пропорційно відстані від центру кулі. Математично це виглядає наступним чином: де R – відстань від центру зарядженої кулі до точки, в якій розглядають потенціал поля.

Потенціал поля зарядженої нескінченної пластини ( рисунок 10.11в)

Виведення формули потенціалу поля зарядженої нескінченної пластини є складним завданням. Тому ми його не розглядатимемо, а вкажемо тільки, що ця залежність визначається наступною формулою: де d – відстань від зарядженої пластини до точки, у якій розглядають поле; ε - діелектрична проникність речовини; ε₀ - електрична стала; σ - густина поверхневого заряду.

З формули видно, що потенціал електричного поля отриманого від нескінченної пластини з відстанню від пластини зростає.

Напруга електричного поля U (ф.в.)

1. Напруга електричного поля характеризує роботу, яку може виконати електричне поле по переміщенню заряду. Це означає, що якщо напругу помножити на заряд, то отримують роботу по переміщенню заряду в даному електричному полі.

2. Визначення. Напруга електричного поля - це фізична величина, яка дорівнює відношенню роботи електричних сил по переміщенню заряду в електричному полі до величини цього заряду.

3. Напруга електричного поля це скалярна величина.

4. U=A/q₀. Де A - робота по переміщенню заряду в електричному полі. q₀ - заряд, який вносять у поле.

5. [ U ] = Дж/Кл = В.

6. Один Вольт - це напруга, при якій електричне поле виконує роботу в 1 Дж по переміщенню заряду 1 Кл, внесеного в це поле.

7. Для вимірювання напруги використовують вольтметр.

 

Робота по переміщенню заряду в електричному полі (формула)

1. Формула роботи по переміщенню заряду в електричному полі встановлює зв'язок між роботою і потенціальною енергією заряду, внесеного в електричне поле.

2. Визначення. Робота електричного поля по переміщенню заряду дорівнює зміні його потенціальної енергії.

3. A=-(W_п2-W_п1) або A= (φ_п1 - φ_п)q₀ =Uq₀

* Знак «-» означає, що при виконанні роботи електричним полем над зарядом потенціальна енергія заряду зменшується.

4. Формулу роботи електричного поля по переміщенню заряду застосовують тільки для замкнених систем.