Потенциал электрического поля

Потенциал электрического поляПотенциалом электрического по­ля в данной точке называется от­ношение потенциальной энергии, ко­торой обладает пробный заряд, по­мещенный в данную точку поля, к этому заряду.

Работа и разность потенциалов.

Поскольку потенциальная энергия определяется лишь с точностью до произвольной постоянной, зависящей от выбора нулевого уровня, то это справедливо и для потенциала. Од­нако работа не зависит от этой произ­вольной постоянной, поскольку она определяется разностью потенциаль­ных энергий.

Работа по перемещению электри­ческого заряда между двумя точка­ми поля равна произведению заряда на разность потенциалов начальной и конечной точек.

A = q(?1 - ?2) (2)

Единица потенциала.

В Между­народной системе единиц единицей потенциала (естественно, и разности потенциалов) служит вольт (В). 1 В – это разность потенциалов двух точек электрического поля, при переходе между которыми заряда 1 Кл поле совершает работу 1 Дж.

Поверхность, во всех точках которой потенциал электрического поля име­ет одинаковые значения, называется эквипотенциальной поверхностью.

Между двумя любыми точками на эквипотенциальной поверхности разность потенциалов равна нулю, поэтому работа сил электрического поля при любом перемещении заряда по эквипотенциальной поверхности равна нулю. Это означает, что вектор силы F в любой точке траектории при движении заряда по эквипотен­циальной поверхности перпендикуля­рен вектору перемещения. Следова­тельно, линии напряженности электростатического поля перпендикуляр­ны эквипотенциальной поверхности. В самом деле, ?A = F?tcos ?. Если ?A = 0 при F отличном от 0 и l отлично от 0, то cos? = 0, следовательно, ? = 90°.

Эквипотенциальными поверхно­стями поля точечного заряда являют­ся сферы, в центре которых располо­жен заряд.

Эквипотенциальные поверхности однородного электрического поля представляют собой плоскости, перпендикулярные линиям напряженности.

Связь между напряженностью и разностью потенциалов. Установить эту связь для неоднородного поля можно, используя представление об эквипотенциальных поверх­ностях.

Рассчитаем работу, совершаемую электрическим полем при перемеще­нии электрического заряда с одной эквипотенциальной поверхности на соседнюю по направлению нормали к этой поверхности. Если расстояние между поверхностями по нормали ?n настолько мало, что на этом участке можно считать поле однородным, то можем записать вы­ражение для элементарной работы через напряженность поля и расстоя­ние между эквипотенциальными по­верхностями.


Потенциал поля системы зарядов.

Потенциал — величина скалярная. Если в некоторой точке пространства двумя зарядами (источниками поля) одновременно созданы электрические поля с потенциалами j1 и j2, то потенциал результирующего элект­рического поля равен алгебраиче­ской сумме потенциалов

? = ?1 + ?2

Аналогичным способом можно найти потенциал электрического по­ля, созданного любым числом диск­ретных электрических зарядов, а так­же зарядом, распределенным на некоторой поверхности.