1. тестування онлайн Робота електростатичного поля
2. потенціал
3. різниця потенціалів
4. напруга
5. принцип суперпозиції

тестування онлайн

Робота електростатичного поля

Розглянемо ситуацію: заряд q0 потрапляє в електростатичне поле. Це електростатичне поле теж створюється якимось зарядженим тілом або системою тіл, але нас це не цікавить. На заряд q0 з боку поля діє сила, яка може здійснювати роботу і переміщати цей заряд в поле.

Робота електростатичного поля не залежить від траєкторії . Робота поля при переміщенні заряду по замкненій траєкторії дорівнює нулю. З цієї причини сили електростатичного поля називаються консервативними, а саме поле називається потенційним.

потенціал

Система "заряд - електростатичне поле" або "заряд - заряд" володіє потенційної енергією , Подібно до того, як система " гравітаційне поле - тіло "володіє потенційною енергією.

Фізична скалярна величина, що характеризує енергетичний стан поля називається потенціалом даної точки поля. В поле поміщається заряд q, він має потенційну енергією W. Потенціал - це характеристика електростатичного поля.

Згадаймо потенційну енергію в механіці . Потенційна енергія дорівнює нулю, коли тіло знаходиться на землі. А коли тіло піднімають на деяку висоту, то кажуть, що тіло має потенційну енергією.

Відносно потенційної енергії в електрику, то тут немає нульового рівня потенційної енергії. Його вибирають довільно. Тому потенціал є відносною фізичною величиною.

У механіці тіла прагнуть зайняти положення з найменшою потенційною енергією. В електриці ж під дією сил поля позитивно заряджене тіло прагне переміститься з точки з більш високим потенціалом в точку з більш низьким потенціалом, а негативно заряджене тіло - навпаки.

Потенційна енергія поля - це робота, яку виконує електростатична сила при переміщенні заряду з даної точки поля в точку з нульовим потенціалом.

Розглянемо окремий випадок, коли електростатичне поле створюється електричним зарядом Q. Для дослідження потенціалу такого поля немає необхідності в нього вносити заряд q. Можна вирахувати потенціал будь-якої точки такого поля, що знаходиться на відстані r від заряду Q.

Діелектрична проникність середовища має певне значення (табличне), окреслює середовище, в якій існує поле. Для повітря вона дорівнює одиниці.

різниця потенціалів

Робота поля по переміщенню заряду з однієї точки в іншу, називається різницею потенціалів

Цю формулу можна представити в іншому вигляді

Еквіпотенціальна поверхню (лінія) - поверхня рівного потенціалу. Робота по переміщенню заряду уздовж еквіпотенційної поверхні дорівнює нулю.

напруга

Різниця потенціалів називають ще електричною напругою за умови, що сторонні сили не діють або їх дією можна знехтувати.

Напруга між двома точками в однорідному електричному полі, розташованими по одній лінії напруженості , Дорівнює добутку модуля вектора напруженості поля на відстань між цими точками.

Від величини напруги залежить струм в ланцюзі і енергія зарядженої частинки.

принцип суперпозиції

Потенціал поля, створеного декількома зарядами, дорівнює алгебраїчній (з урахуванням знака потенціалу) сумі потенціалів полів кожного поля окремо

При вирішенні завдань виникає багато плутанини при визначенні знака потенціалу, різниці потенціалів, роботи.

На малюнку зображені лінії напруженості. В якій точці поля потенціал більше?

Вірна відповідь - точка 1. Згадаймо, що лінії напруженості починаються на позитивному заряді, а значить позитивний заряд знаходиться зліва, отже максимальним потенціалом володіє крайня ліва точка.

Якщо відбувається дослідження поля, яке створюється негативним зарядом, то потенціал поля поблизу заряду має від'ємне значення, в цьому легко переконатися, якщо в формулу підставити заряд зі знаком "мінус". Чим далі від негативного заряду, тим потенціал поля більше.

Якщо відбувається переміщення позитивного заряду вздовж ліній напруженості, то різниця потенціалів і робота є позитивними. Якщо уздовж ліній напруженості відбувається переміщення негативного заряду, то різниця потенціалів має знак "+", робота має знак "-".

Поміркувати самостійно негативні або позитивні значення прийматимуть робота і різниця потенціалів, якщо заряд переміщати в зворотному напрямку щодо ліній напруженості.

Напруга в клітинах сітківки ока при попадання в них світла близько 0,01 В.
Напруга в телефонних мережах може досягати 60 В.
Електричний вугор здатний створювати напругу до 650 В.