Потенциал. Разность потенциалов. Напряжение.
|
Потенциал электростатического поля — скалярная величина, равная отношению потенциальной энергии заряда в поле к этому заряду: ![Потенциал электростатического поля Потенциал электростатического поля](/public/img/formula/image002_23.gif)
- энергетическая характеристика поля в данной точке. Потенциал не зависит от величины заряда, помещенного в это поле.
|
![Потенциал электростатического поля Потенциал электростатического поля](/public/img/formula/image004_20.gif)
|
Т.к. потенциальная энергия зависит от выбора системы координат, то и потенциал определяется с точностью до постоянной.
За точку отсчета потенциала выбирают в зависимости от задачи: а) потенциал Земли, б) потенциал бесконечно удаленной точки поля, в) потенциал отрицательной пластины конденсатора.
|
|
![следствие принципа суперпозиции полей (потенциалы складываютсяалгебраически)](/public/img/formula/image006_20.gif)
- следствие принципа суперпозиции полей (потенциалы складываютсяалгебраически).
|
![следствие принципа суперпозиции полей (потенциалы складываютсяалгебраически)](/public/img/formula/image006_20.gif)
|
Потенциал численно равен работе поля по перемещению единичного положительного заряда из данной точки электрического поля в бесконечность.
В СИ потенциал измеряется в вольтах: ![В СИ потенциал измеряется в вольтах](/public/img/formula/image008_15.gif)
|
|
Разность потенциалов
|
![Разность потенциалов Разность потенциалов](/public/img/formula/image010_14.gif)
![Разность потенциалов](/public/img/formula/image012_13.gif)
|
|
Напряжение — разность значений потенциала в начальной и конечнойточках траектории.
Напряжение численно равно работе электростатического поля при перемещении единичного положительного заряда вдоль силовых линий этого поля.
Разность потенциалов (напряжение) не зависит от выбора
системы координат!
|
![Напряжение](/public/img/formula/image014_11.gif)
|
Единица разности потенциалов
Напряжение равно 1 В, если при перемещении положительного заряда в 1 Кл вдоль силовых линий поле совершает работу в 1 Дж.
|
![Единица разности потенциалов](/public/img/formula/image018_9.gif)
|
Связь между напряженностью и напряжением.
|
Из доказанного выше: →
напряженность равна градиенту потенциала (скорости изменения потенциала вдоль направления d).
|
![Связь между напряженностью и напряжением](/public/img/formula/image024_6.gif)
|
Из этого соотношения видно:
- Вектор напряженности направлен в сторону уменьшения потенциала.
- Электрическое поле существует, если существует разность потенциалов.
- Единица напряженности:
- Напряженность поля равна 1 В/м, если между двумя точками поля, находящимися на расстоянии 1 м друг от друга существует разность потенциалов 1 В.
|
![Вектор напряженности направлен в сторону уменьшения потенциала Вектор напряженности направлен в сторону уменьшения потенциала](/public/resize/img/formula/image027_3-193x57.png)
![Единица напряженности](/public/img/formula/image030_5.gif)
|
Эквипотенциальные поверхности.
ЭПП - поверхности равного потенциала.
Свойства ЭПП:
- работа при перемещении заряда вдоль эквипотенциальной поверхности не совершается;
- вектор напряженности перпендикулярен к ЭПП в каждой ее точке.
|
![Эквипотенциальные поверхности Эквипотенциальные поверхности](/public/resize/img/formula/image048-109x70.png) ![ЭПП - поверхности равного потенциала ЭПП - поверхности равного потенциала](/public/resize/img/formula/image050-93x61.png)
|
|
![](/public/img/formula/image053.gif)
|
Измерение электрического напряжения (разности потенциалов)
Между стержнем и корпусом — электрическое поле. Измерение потенциала кондуктора Измерение напряжения на гальваническом элементе Электрометр дает большую точность, чем вольтметр.
|
![Измерение электрического напряжения (разности потенциалов) Измерение электрического напряжения (разности потенциалов)](/public/resize/img/formula/image054-172x37.png)
|
Потенциальная энергия взаимодействия зарядов.
|
|
![](/public/img/formula/image057.gif)
|
![Потенциальная энергия взаимодействия зарядов](/public/resize/img/formula/image058-170x52.png)
|
Потенциал поля точечного заряда
|
|
![Потенциал поля точечного заряда Потенциал поля точечного заряда](/public/img/formula/image061.gif)
|
|
Потенциал заряженного шара
а) Внутри шара Е=0, следовательно, потенциалы во всех точках внутри заряженного металлического шара одинаковы (!!!) и равны потенциалу на поверхности шара.
б) Снаружи поле шара убывает обратно пропорционально расстоянию от центра шара, как и в случае точечного заряда.
|
![Потенциал заряженного шара Потенциал заряженного шара](/public/img/formula/image063.gif)
|
Перераспределение зарядов при контакте заряженных проводников.
Переход зарядов происходит до тех пор, пока потенциалы контактирующих тел не станут равными.
|
|