Потенциал электрического поля. Разность потенциалов.

ПОТЕНЦИАЛ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ. РАЗНОСТЬ ПОТЕНЦИАЛОВ.

Лекция

Потенциальная энергия

Заряженные тела притягивают или отталкивают друг друга.

Из механики известно, что система тел, способная совершать работу благодаря взаимодействию тел, обладает потенциальной энергией. И система заряженных тел также обладает потенциальной энергией, называемой электростатической или электрической .

Работа при перемещении заряда в однородном электростатическом поле

Однородное электростатическое поле создают большие параллельные металлические пластины, имеющие заряды противоположного знака.

Потенциальная энергия

Работа электростатической силы не зависит от формы траектории, работа этой силы равна изменению потенциальной энергии, взятому с противоположным знаком:

Потенциальная энергия заряда в однородном электростатическом поле равна:

На замкнутой траектории, когда заряд возвращается в начальную точку, работа поля равна нулю:

Потенциал

На замкнутой траектории работа электростатического поля всегда равная нулю. Поля, обладающие таким свойством, называют потенциальными .

Потенциал является энергетической характеристикой электрического поля.

Потенциальная энергия заряда в электростатическом поле пропорциональна заряду. Это справедливо как для однородного поля, так и для неоднородного.

Следовательно, отношение потенциальной энергии к заряду не зависит от помещенного в поле заряда .

Потенциал – это количественная характеристика поля, не зависящая от заряда, помещенного в поле.

Потенциал точки электростатического поля – это отношение потенциальной энергии заряда, помещенного в данную точку, к этому заряду:

Напряженность – это силовая характеристика поля (определяет силу, действующую на заряд в данной точке), а потенциал – скалярная ФВ, является энергетической характеристикой поля (определяет потенциальную энергию заряда в данной точке.

Разность потенциалов

Значение потенциала в данной точке зависит от выбора нулевого уровня для отсчета потенциала, т.е. от выбора точки, потенциал которой принимается равным нулю. Изменение потенциала не зависит от выбора нулевого уровня отсчета потенциала.

Здесь U – разность потенциалов, т.е. разность значений потенциала в начальной и конечной точках траектории.

Разность потенциалов также называют напряжением .

Напряжение

Разность потенциалов между двумя точками:

Разность потенциалов (напряжение) между двумя точками равна отношению работы поля при перемещении положительного заряда из начальной точки в конечную к величине этого заряда.

Связь между напряженностью электростатического поля и разностью потенциалов

Каждой точке электрического поля соответствуют определенные значения потенциала и напряженности. Найдем связь напряженности электрического поля с потенциалом.

В СИ:

Эквипотенциальные поверхности

Поверхности равного потенциала называют эквипотенциальными .

а) эквипотенциальные поверхности однородного поля

б) эквипотенциальные поверхности поля точечного заряда