Работа. Потеницал (и его градиент). Напряжение. Эквипотенциальные поверхности.

Работа. Потеницал (и его градиент). Напряжение. Эквипотенциальные поверхности.

• При перемещении заряда электрическим полем производится работа. Работа в электростатическом поле не зависит от формы траектории, по которой перемещается заряд.
• Заряд, расположеныый в любой точке электрического поля, имеет потенциальную энергию.
• Потенциалом в данной точке называется скалярная величина, численно равная потенциальной энергии единичного положительного заряда, помещенного в этой точке. Величина потенциала зависит от выбора точки с нулевым потенциалом; точка с нулевым потенциалом может быть выбрана произвольно. Обычно в физике принимают, что в бесконечно удаленной точке потенциал равен нулю; в электротехнике считают, что поверхность Земли имеет потенциал, равный нулю.
• Разность потенциалов между двумя точками электрического поля называется напряжением (U). Напряжение численно равно работе, которую производят электрические силы при перемещении единичного положительного заряда между двумя точками.

• Работа в электростатическом поле при перемещении заряда равна
  • A = qU
• Напряжение в системе СИ выражется в вольтах (в). 1 вольт - это такая разность потенциалов между двумя точками, что при перемещении между ними положительного заряда в 1 кулон совершается работа в 1 джоуль. Поверхность, все точки которой имеют одинаковый потенциал, называется эквипотенциальной поверхностью. (На рисунке эквипотенциальная поверхность изображена пунктиром)

• Силовые линии электростатического поля перпендикулярны к эквипотенциальным поверхностям. Работа электрических сил при перемещении заряда по эквипотенциальной поверхности равна нулю.
  • E = - (ΔU / Δl)
    • где
      • ΔU - разность потенциалов между близко расположенными точками А и В
      • Δl - расстояние по силовой линии между эквипотенциальными поверхностями, проходящими через эти точки.
• Величина - (ΔU / Δl) называется градиентом потенциала.
• Если электрическое поле однородно, т.е. напряженность во всех точках поля постоянна по величине и направлению (например, в плоском конденсаторе), то
  • E = - U / l
    • где
      • l - длина силовой линии
• Напряженность поля в системе СИ измеряется в единицах вольт/метр (в/м). 1 в/м есть напряженность такого однородного поля, у которого разность потенциалов на концах силовой линии длиной 1 м равна 1 в.