Электрический потенциал

Для потенциальных полей введено понятие потенциала или, точнее, разности потенциалов. Как известно, работа сил потенциального поля может быть представлена как убыль потенциальной энергии: . С другой стороны, например, для работы силы со стороны электрического поля, создаваемого точечным зарядом q по перемещению заряда (как было получено ранее): . Из сопоставления формул: . Потенциал определен с точностью до аддитивной постоянной. Значение этой постоянной не играет роли, т.к. физические явления зависят только от напряженностей электрических полей. Электрические же поля связаны не с абсолютными значениями потенциалов, а с их разностями между различными точками пространства. От значения аддитивной постоянной эти поля не зависят. За нулевой потенциал удобно принимать потенциал бесконечно удаленной точки пространства (, следовательно: const =0). На практике за нулевой потенциал обычно принимают потенциал Земли. Поэтому .

Пусть – пробный заряд для исследования электрического поля. Величину называют потенциалом электрического поля, который не зависит от величины пробного заряда и наряду с напряженностью электрического поля используется для описания электрического поля.

Потенциал точечного электрического заряда: .

Можно показать, что потенциал системы точечных зарядов: – потенциал электрического поля системы точечных зарядов равен сумме потенциалов, создаваемых в рассматриваемой точке каждым зарядом в отдельности.

Для сплошных зарядов величина потенциала создаваемого им электрического поля определяется по формуле: – для объемного заряда; – для поверхностного заряда; – для объемного заряда.

Заряд q, находящийся в точке поля с потенциалом обладает потенциальной энергией: . Следовательно, выражение для работы силы, действующей на заряд q со стороны электростатического потенциального поля, имеет вид: – работа, совершаемая над зарядом силами электростатического поля, равна произведению величины заряда на разность потенциалов в начальной и конечной точках (т.е. на убыль потенциала).

Если заряд q из точки с потенциалом удаляется на бесконечность: , т.к. – потенциал численно равен работе, которую совершают силы электростатического поля над единичным положительным зарядом при удалении его из данной точки в бесконечность.

Единицей измерения потенциала и разности потенциалов является 1 вольт (1 В или 1 V). Вольт есть разность потенциалов между двумя точками, если при перемещении электрического заряда в 1 кулон одной точки в другую электрическое поле совершает работу в 1 джоуль: – единица измерения потенциала или разности потенциалов.

Дата добавления: 2014-01-07