Потенціал електростатичного поля і різниця потенціалів

У механіці взаємна дія тіл один на одного характеризують силою і потенційною енергією. Електростатичне поле, яке здійснює взаємодія між зарядами, також характеризують двома величинами. Напруженість поля – це силова характеристика. Тепер введемо енергетичну характеристику – потенціал.

Потенціал поля. Робота будь електростатичного поля при переміщенні в ньому зарядженого тіла з однієї точки в іншу також не залежить від форми траєкторії, як і робота однорідного поля.

Важливо
На замкнутої траєкторії робота електростатичного поля завжди дорівнює нулю.

Запам’ятай
Поле, робота якого по переміщенню заряду по замкненій траєкторії завжди дорівнює нулю, називають потенційним.

Як називаються сили, поле яких потенційно? Подумайте, чому вони так називаються.

Потенційний характер, зокрема, має електростатичне поле точкового заряду.

Роботу потенційного поля можна виразити через зміну потенційної енергії. Формула А = – (Wп2 – Wп1) справедлива для будь-якого електростатичного поля. Але тільки у випадку однорідного поля потенційна енергія виражається формулою (14.14).

Потенційна енергія заряду в електростатичному полі пропорційна заряду. Це справедливо як для однорідного поля (див. Формулу (14.14)), так і для неоднорідного. Отже,

Важливо
ставлення потенційної енергії до заряду не залежить від поміщеного в поле заряду.

Це дозволяє ввести нову кількісну характеристику поля – потенціал, не залежну від заряду, поміщеного в поле.

Для визначення значення потенційної енергії, як ми знаємо, необхідно вибрати нульовий рівень її відліку. При визначенні потенціалу поля, створеного системою зарядів, як правило, передбачається, що потенціал в нескінченно видаленої точці поля дорівнює нулю.

Запам’ятай
Потенціалом точки електростатичного поля називають відношення потенційної енергії заряду, поміщеного в дану точку, до цього заряду.

Якщо за нульовий рівень відліку потенціалу прийняти потенціал нескінченно видаленої точки поля, то потенціал в даній точці дорівнює відношенню роботи електростатичних сил по переміщенню позитивного заряду з даної точки в нескінченність до цього заряду.

Одиниця різниці потенціалів. Одиницю різниці потенціалів встановлюють за допомогою формули (14.19). У Міжнародній системі одиниць роботу виражають у джоулях, а заряд – в кулонах.

Важливо
Різниця потенціалів між двома точками чисельно дорівнює одиниці, якщо при переміщенні заряду в 1 Кл з однієї точки в іншу електричне поле здійснює роботу в 1 Дж. Цю одиницю називають вольт (В): 1 В = 1 Дж / 1 Кл.

Посилання на основну публікацію