Рисунок 10.11 Графіки потенціалу електростатичного поля: а) точкового заряду, б) зарядженої кулі, в) нескінченної пластини. |
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=-(Wп2-Wп1) або A= (φп1 - φп)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.