По замкнутой траектории работа кулоновских сил равна нулю

Работа сил электростатического поля при перемещении заряда по любой замкнутой траектории равна нулю.

Работа в электрическом поле. Потенциал

При перемещении пробного заряда q в электрическом поле электрические силы совершают работу. Рассмотрим ее при малом перемещении на Δl (рис. 3.1.6):

Рисунок 3.1.6 - Работа электрических сил при малом перемещении Δl заряда q.

Электростатическое поле обладает важным свойством:

1) Работа сил электростатического поля при перемещении заряда из одной точки поля в другую не зависит от формы траектории, а определяется только положением начальной и конечной точек и величиной заряда.

A=q·E·d, где

d – проекция вектора перемещения заряда на направление поля.

Следствием независимости работы от формы траектории является следующее утверждение:

Силовые поля, обладающие этим свойством, называют потенциальными или консервативными.

Свойство потенциальности электростатического поля позволяет ввести понятие потенциальной энергии заряда в электрическом поле.

Потенциальная энергия заряда q, помещенного в электрическое поле, пропорциональна величине этого заряда.

Физическую величину, равную отношению потенциальной энергии электрического заряда в электростатическом поле к величине этого заряда, называют потенциалом φ электрического поля:

, где

W_p – потенциальная энергия заряда q, помещённого в данную точку поля, Дж;

q – величина электрического заряда, Кл.

Потенциал поля точечного заряда q на расстоянии r от него или с учётом E:

, или .

Потенциал φ является энергетической характеристикой электростатического поля.

Работа A₁₂ по перемещению электрического заряда q из начальной точки (1) в конечную точку (2) равна произведению заряда на разность потенциалов (φ₁ – φ₂) начальной и конечной точек:

U= (φ₁ – φ₂)= А/q, где

U- напряжение, В;

φ – потенциал электрического поля, В.

В Международной системе единиц (СИ) единицей потенциала является вольт (В).

Разность потенциалов (напряжение) и напряжённость однородного электрического поля связаны соотношением:

E= .

Во многих задачах электростатики при вычислении потенциалов за опорную точку (0) удобно принять бесконечно удаленную точку. В этом случае понятие потенциала может быть определено следующим образом:

Дата добавления: 2014-11-07