Тема № 3. Работа и напряжение

При перемещении заряда электростатическим полем производится работа.

Элементарная работа по перемещению заряда на элементарное расстояние:

Работа электростатического поля не зависит от формы траектории перемещения заряда. Перемещение заряда в однородном поле может быть найдена как скалярное произведение вектора кулоновской силы и гадиус-вектора перемещения:

, где - изменение расстояния от перемещаемого заряда до источника поля.

Если величина силы зависит от места положения перемещаемого заряда, работа находиться при помощи интегрирования:

где 1,2 – начальное и конечное положение перемещаемого заряда

Работа поля образованного точечным зарядом или заряженным шаром:

где- q^/ – заряд, образующий поле; q – перемещаемый заряд.

Работа поля образованного бесконечной заряженной нитью (цилиндром)

Работа поля образованного бесконечной заряженной плоскостью:

Заряд, расположенный в любой точки электростатического поля обладает потенциальной энергией. Работу, совершаемую полем, можно представить как разность потенциальных энергий перемещаемого заряда, в конечном и начальном положении:

Энергетической характеристикой электростатического поля в данной точке являетсяскалярная величина численно равная потенциальной энергии единичного положительного заряда, помещенного в этой точкеиназываемая Потенциалом:

Величина потенциала зависит от выбора точки с нулевым потенциалом. Обычно в физике за нулевой принимают потенциал в бесконечно удаленной точке (в электротехнике - потенциал поверхность земли).

Потенциал точечного заряда:

Потенциал поля заряженной нити:

Потенциал поля заряженной плоскости:

Разность потенциалов между 2 –мя точками электростатического поля называется напряжением:

Напряжение численно равно работе, которую производит электростатическая сила при перемещении единичного положительного заряда между двумя точками с потенциалами . Соответственно, работа в электростатическом поле при перемещении заряда численно равна произведению величины этого заряда на напряжение: (Дж).

1В – составляет такую разность потенциалов между точками, что при перемещении, между ними положительного заряда в 1 Кл совершается работа в 1 Дж. (В=Дж/Кл).

Если А и В точки поля, то напряженность поля в т. А (элементарная разность потенциалов между этими точками при бесконечно малом удалении между точками) связаны формулой:

Если электростатическое поле однородно, т. е напряженность во всех точках поля одинакова (плоский конденсатор), то:

Дата добавления: 2015-06-04