Работа по перемещению заряда в электрическом поле (работа электростатического поля). Потенциал. Разность потенциалов между двумя точками электрического поля.

На всякий заряд, помещенный в электрическое поле действует Кулоновская сила, которая может переместить заряд, т.е совершить работу.

Пусть положительный заряд Q отталкивает точечный положительный заряд q, переместим его из точки 1 в точку два.

 

Из определения работы по перемещению заряда q из точки 1 в точку 2 следует:

 

 

Из (3) следует, что работа кулоновских сил при перемещении заряда не зависит от траектории и определяется только положением начальной и конечной точек, следовательно, электрическое поле является потенциалом и, следовательно, работой по перемещению заряда.

Можно представить как разность потенциалов энергий заряда q в точках 1 и 2 поле заряда Q:

 

 

Потенциал электрического поля – физическая величина, равная отношению потенциала энергии взаимодействия заряда q с потенциальным зарядом Q к значению заряда q.

Формула:

 

 

Разность потенциалов между двумя точками электрического поля – величина, равная отношению работы кулоновских сил по перемещению точечного заряда qиз начальной точки в конечную к этому заряду.

Разделим левую и правую часть на q:

 

 

Из (9) следует, что:

 

Напряженность как градиент потенциала. Эквипотенциальные поверхности.

Найдем связь между напряженностью и потенциалом электрического поля:

 

1 и 2 r2-r1=dr

 

Пусть в точке расположенных близко друг к другу и расстояние между ними можно считать бесконечно малым.

Тогда элементарная работа кулоновских сил по потенциалу заряда q=

 

С другой стороны работа определяется произведением пробного заряда q на разность потенциалов:

 

Эквипотенциальная поверхность – поверхность, во всех точках которой потенциал имеет одинаковые значения.

Свойства потенциальной поверхности:

1)В каждой точке эквипотенциальной поверхности вектор напряженности электрического поля перпендикулярен и направлен в сторону убывания потенциала.

2)Эквипотенциальные поверхности не пересекаются.

Конденсатор. Диэлектрики. Плоский конденсатор. Поле плоского конденсатора. Электроемкость конденсатора. Емкость плоского конденсатора.

 

Электроемкость конденсатора – система, состоящая из двух металлических пластин (обладки) с одинаковым по модулю, но противоположными по знаку зарядами.

Форма и расположение частиц таковы, что электрическое поле сосредоточенно преимущественно между ними.

Пластины разделены слоем диэлектрика. Толщина которого мала по сравнению с размерами проводника. В качестве диэлектрика используют бумагу, слюду, керамику.

Плоский конденсатор с площадью пластин p (ро) и расстояния d между ними это система, состоящая из 2 металлических пластин, имеющие заряды +qи–q:

 

Вблизи краев пластин и в окружающем пространстве возникает сравнительно слабое электрическое поле, которое называется полем расстояния.

Электроемкость конденсатора – величина, характеризующая электрические свойства конденсатора и определяемая отношение заряда qодной из пластин конденсатора к разности потенциала между его пластинами:

Формула:

 

Емкость измеряется в Ф [C]=1Ф=1 Кл/В

Емкость плоского конденсатора:

Формула:

 

- электрическая постоянная

- диэлектрическая проницаемость диэлектрика, заполняющая расстояние между пластинами (для воздуха C=1)

S – площадь пластины

d – расстояние между пластинами.