Тема 24. Потенціал. Різниця потенціалів. Робота електростатичного поля

• Потенціал φ в даній точці поля (енергетична характеристика електростатичного поля) — це скалярна фізична величина, що дорівнює відношенню потенціальної енергії пробного заряду в цій точці до величини цього заряду:

.

Електростатичне поле породжують заряджені тіла. Зазвичай потенціал у нескінченно віддалених від зарядженого тіла точках вибирають рівним 0. Потенціал поля у даній точці відраховують відносно точки, де

Одиницею вимірювання потенціалу в СІ є 1 вольт:

• Потенціал поля точкового заряду на відстані від нього обчислюють за формулою

,

де — діелектрична проникність середовища,

Потенціал поля зарядженої сфери, радіус якої , а заряд рівномірно розподілений по поверхні, дорівнює

,

якщо

і,

якщо, де — відстань від даної точки до центра сфери.

• Якщо поле породжене системою зарядів, то потенціал результуючого поля дорівнює алгебраїчній с потенціалів полів, створених окремими зарядами:

• Потенціальну енергію взаємодії двох точкових зарядів обчислюють за формулою

де — відстань між зарядами.

Для однойменних зарядів , для різнойменних

• Напруга - це скалярна фізична величина, що дорівнює різниці потенціалів між двома точками електричного поля: . Напруга чисельно дорівнює роботі, що виконує електричне поле з переміщення одиничного заряду з точки, потенціал якої , у точку з потенціалом

Одиницею вимірювання електричної напруги в СІ є вольт (1 В).

•Зв'язок напруженості однорідного електричного поля з напругою між двома точками:

де — проекція відрізка між двома точками на напрям лінії напруженості поля.

• Робота електростатичного поля з переміщення заряду q дорівнює . Отже, заряд може перетікати з одного тіла на інше доти, доки їхні потенціали не стануть рівними:

При зміні взаємного розташування системи зарядів робота електростатичного поля дорівнює piзниці потенціальної енергії системи зарядів у початковому та кінцевому положеннях:

Робота електростатичного поля не залежить від форми траєкторії і дорівнює 0, якщо траєкторія замкнена.

• Поверхневу густину заряду обчислюють за формулою:

,

де — площа поверхні провідника.

Одиницею вимірювання поверхневої густини заряду в СІ є

• Лінійну густину заряду обчислюють за формулою:

де — довжина провідника.

Одиницею вимірювання поверхневої густини заряду в СІ є

• Об'ємну густину заряду р обчислюють за формулою: , де — об'єм тіла. Одиницею вимірювання поверхневої густини заряду в СІ є

• Поверхні з однаковим потенціалом називаються еквіпотенціапьними. Ці поверхні перпендикулярні до ліній напруженості електричного поля.