Потенційність електростатичного поля

Виявляється, що сила, з якою електростатичне поле діє на заряджене тіло, також є консервативною. Робота цієї сили, чинена при переміщенні заряду, називається роботою електростатичного поля. Маємо, таким чином, найважливіший факт:

Робота електростатичного поля не залежить від форми траєкторії, по якій переміщається заряд, і визначається лише початковим і кінцевим положеннями заряду. Робота поля по замкнутому шляху дорівнює нулю.

Цей факт називається також потенційністю електростатичного поля. Як і полі сили тяжіння, електростатичне поле є потенційним. Робота електростатичного поля однакова для всіх шляхів, по яких заряд може рухатися з однієї фіксованої точки простору в іншу.

Суворе математичне доказ потенційності електростатичного поля виходить за межі шкільної програми. Однак «на фізичному рівні строгості» ми можемо переконатися в справедливості цього факту за допомогою наступного простого міркування.

Неважко бачити, що якби електростатичне поле не було потенційним, то можна було б побудувати вічний двигун! Справді, тоді існувала б замкнута траєкторія, при переміщенні заряду по якій поле здійснювало б позитивну роботу (і при цьому ніяких змін в навколишніх тілах не відбувалося б). Крутимо собі заряд по цій траєкторії, черпаємо необмежену кількість енергії нізвідки – і всі енергетичні проблеми людства вирішені 🙂 Але такого, на жаль, не спостерігається – це кричущим чином суперечить закону збереження енергії.

Так як електростатичне поле потенційно, ми можемо говорити про потенційну енергії заряду в цьому полі. Почнемо з простого і важливого випадку.

Посилання на основну публікацію