Энергетическая характеристика электростатического поля

1. Энергетическая характеристика электростатического поля

• Работа электрического поля по перемещению электрического
заряда.
• Потенциал электростатического поля.
• Разность потенциалов. Напряжение.
• Связь между разностью потенциалов и напряженностью поля.
• Эквипотенциальные поверхности.
900igr.net

2. Работа электростатического поля по перемещению заряда

+q
q
1
E
F s
d1
-q
2
d2
F, действующая на заряд,
перемещает его, совершая
работу:
A F s cos
F q E qE
s d1 d 2
Wp –
потенциальная
энергия заряда в
электростатическом поле
cos 1
A qE(d1 d 2 ) qEd1 qEd2 (qEd2 qEd1 )
(W p 2 W p1 ) W p
- работа поля равна изменению
потенциальной энергии заряда, взятому
с противоположным знаком

3. Электрический заряд q перемещается по замкнутой траектории 1-2-3-4-1 как показано на рисунке в однородном электростатическом

поле. Определите
работу поля при данном перемещении заряда.
+q
E
q 1 F s1, 2 2F
s4 ,1
4
F
s2 ,3
s3 , 4
F
3
-q A A A A A
1, 2
2,3
3, 4
4,1
A1, 2 Fs1, 2 cos qEs1, 2
A2,3 Fs2,3 cos 0
A3, 4 Fs3, 4 cos qEs3, 4
A4,1 Fs4,1 cos 0
A A1, 2 A2,3 A3, 4 A4,1 qEs1, 2 0 ( qEs3, 4 ) 0 0
- работа поля не зависит от формы траектории и
на замкнутой траектории равна нулю

4. Энергетическая характеристика поля

W p qEd W p W p (q)
Отношение потенциальной энергии Wp заряда q, помещенного в
данную точку поля, к величине этого заряда не зависит от его
значения,
и,
следовательно,
является
энергетической
характеристикой
электростатического
поля,
названной
потенциалом:
Wp
q
dE
1 Дж
1
В
1Кл
Потенциал электростатического поля является величиной
скалярной и определяет потенциальную энергию единичного
положительного пробного заряда в данной точке поля.

5. Разность потенциалов

A qEd1 qEd2 q( Ed1 Ed2 ) q( 1 2 )
Разность потенциалов между точками 1 и 2 равна отношению
работы поля при перемещении заряда из точки 1 в точку 2 к
величине этого заряда:
A
1 2
q
Разность потенциалов называют напряжением и обозначают U:
A
U
q
1 Дж
1В 1 Кл
Если разность потенциалов равна 1 В, то при перемещении
заряда в 1 Кл из одной точки в другую электрическое поле
совершает работу 1 Дж.

6. Связь между напряжением и напряженностью

A qEs
U
Es
q
q
Соотношение между напряженностью и напряжением:
U
E
s
В
Н
1 Кл 1 м
Напряженность поля направлена в сторону убывания
потенциала.

7. Эквипотенциальные поверхности

Если работа поля при перемещении заряда равна
нулю, то и разность потенциалов между начальной и
конечной точками траектории тоже равна нулю. Это
выполнится
при
перемещении
заряда
перпендикулярно
линиям
напряженности
электрического поля.
Поверхность, все точки
которой имеют равный
потенциал, называется
эквипотенциальной

8. Напряженность и потенциал плоского конденсатора

9. Напряженность и потенциал точечного заряда, сферы и плоскости

10. Напряженность и потенциал поля, созданного при поляризации проводника в однородном поле