КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Робота при переміщенні заряду в електростатичному полі. Потенціал електричного поля. Напруженість як градієнт потенціалу
Робота електростатичного поля при переміщенні заряду. Потенціал. Тема 1.Електростатика. Обчислимо роботу сил електростатичного поля при переміщенні точкового заряду в однорідному полі, яке створене двома скінченими паралельними зарядженими площинами, розміри яких значно більші, ніж відстань d між ними. Нехай позитивний заряд q переміщається силою поля F=qE з точок 1, 2 і 3 в точку 4 (рис. 100). Робота сил поля . Якщо заряд переміщається з точки 2 в точку 4, то робота . Підрахуємо тепер роботу переміщення заряду q із точки 3 в точку 4. Розіб’ємо криву на n ділянок, кожну з яких можна з великою точністю взяти за пряму. Тоді . Отже, робота при переміщенні заряду у трьох випадках однакова, хоча траєкторії руху заряду різні. Розглянемо тепер електричне поле, яке створюється нерухомим точковим зарядом q у вакуумі (рис. 101). Нехай в електростатичному полі заряду q вздовж довільної траєкторії переміщується точковий заряд під дією сили з точки 1, що перебуває на відстані від джерела поля в точку 2 на відстані від нього. Робота сили на елементарному переміщенні дорівнює: . Робота при переміщенні заряду з точки 1 в точку 2 дорівнює: . Ця робота не залежить від траєкторії переміщення, а визначається лише початковим (1) і кінцевим (2) положенням заряду. Отже, електростатичне поле точкового заряду є потенціальним, а електростатичні сили – консервативними. Оскільки робота консервативних сил виконується за рахунок зменшення потенціальної енергії, то . Отже, потенціальна енергія заряду в полі заряду q у вакуумі дорівнює: . Домовимось вважати потенціальну енергію заряду на нескінченно великій відстані від заряду q рівною нулю. При W=0 і C=0. Тому потенціальна енергія заряду , що перебуває на відстані r від точкового заряду q, дорівнює
. Якщо заряди та q однойменні, то потенціальна енергія їхньої взаємодії (відштовхування) додатна і зростає при зближенні цих зарядів (рис. 102). У випадку взаємного притягання різнойменних зарядів потенціальна енергія їхньої взаємодії від’ємна і зменшується при наближенні одного із зарядів до іншого. Потенціальна енергія W заряду , що перебуває в полі точкових зарядів , , … , дорівнює сумі його потенціальних енергій W у полях, що створюються кожним зарядом зокрема: , де - відстань від заряду до заряду . Величина є однакова для всіх зарядів в даній точці поля і називається потенціалом поля. Потенціалом будь-якої точки електростатичного поля називають фізичну величину, яка числово дорівнює потенціальній енергії одиничного позитивного заряду, поміщеного в цю точку. Одиниця потенціалу – вольт. 1B - це потенціал такої точки поля, в якій заряд величиною 1 Кл володіє потенціальною енергією в 1 Дж. Потенціал поля, створеного одним точковим зарядом q у вакуумі, дорівнює: . Роботу, яку виконують електростатичні сили при переміщенні заряду від точки 1 до точки 2 електростатичного поля, можна записати так: , де та - потенціали електростатичного поля в точках 1 та 2. Якщо з точки з потенціалом заряд віддаляється в нескінченність , то робота сили поля буде дорівнювати . Звідси . Потенціал даної точки електростатичного поля – це така фізична величина, яка числово дорівнює роботі, яку виконують зовнішні сили (проти сил електростатичного поля) при переміщенні одиничного позитивного заряду з нескінченності в дану точку поля. Потенціал поля, яке створюється системою зарядів, дорівнює алгебраїчній сумі потенціалів, створених кожним із зарядів зокрема: . Наприклад, потенціал поля в точці М (рис. 103), яке створене зарядами , , , дорівнює
.
Дата добавления: 2014-11-29; Просмотров: 3749; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |