Потенциал.
Потенциал электростатического поля — скалярная величина, равная отношению потенциальной энергии заряда в поле к этому заряду:
φ=W/q=const
энергетическая характеристика поля в данной точке. Потенциал не зависит от величины заряда, помещенного в это поле.
Т.к. потенциальная энергия зависит от выбора системы координат, то и потенциал определяется с точностью до постоянной.
За точку отсчета потенциала выбирают в зависимости от задачи:
а) потенциал Земли
б) потенциал бесконечно удаленной точки поля
в) потенциал отрицательной пластины конденсатора
φ = φ1 + φ2+ φ3+ φ4+...
- следствие принципа суперпозиции полей (потенциалы складываются алгебраически).
Потенциал численно равен работе поля по перемещению единичного положительного заряда из данной точки электрического поля в бесконечность.В СИ потенциал измеряется в вольтах: 1В=1дж/кл
Разность потенциалов.
A=-(W2-W1)=-(φ2-φ 1)
U=φ1-φ2=-∆φ=A/q
Напряжение — разно потенциала в начальной и конечной точкахсть значений траектории.
Напряжение численно равно работе электростатического поля при перемещении единичного положительного заряда вдоль силовых линий этого поля.
Разность потенциалов (напряжение) не зависит от выбора системы координат!
Напряжение равно 1 В, если при перемещении положительного заряда в 1 Кл вдоль силовых линий поле совершает работу в 1 Дж.
Связь между напряженностью и напряжением.
напряженность равна градиенту потенциала (скорости изменения потенциала вдоль направления d).
E=U/∆d
Из этого соотношения видно:
1. Вектор напряженности направлен в сторону уменьшения потенциала.
2. Электрическое поле существует, если существует разность потенциалов.
3. Единица напряженности: [E] =B/м - Напряженность поля равна
1 В/м, если между двумя точками поля, находящимися на расстоянии 1 м друг от друга существует разность потенциалов 1 В.
Эквипотенциальные поверхности.
ЭПП - поверхности равного потенциала.
Свойства ЭПП:
- работа при перемещении заряда вдоль эквипотенциальной поверхности не совершается;
- вектор напряженности перпендикулярен к ЭПП в каждой ее точке.
Измерение электрического напряжения (разности потенциалов)
Между стержнем и корпусом — электрическое поле. Измерение потенциала кондуктора Измерение напряжения на гальваническом элементе Электрометр дает большую точность, чем вольтметр
Потенциальная энергия взаимодействия зарядов.
W=q2Er=k*q1q2/r2*r=k*q1q2/r=q1q2/4πξ0r
φ=W/q2=k*q/r=q/4πξ0r
Потенциал заряженного шара
а) Внутри шара Е=0, следовательно, потенциалы во всех точках внутри заряженного металлического шара одинаковы (!!!) и равны потенциалу на поверхности шара.
б) Снаружи поле шара убывает обратно пропорционально расстоянию от центра шара, как и в случае точечного заряда.
Перераспределение зарядов при контакте заряженных проводников.
Переход зарядов происходит до тех пор, пока потенциалы контактирующих тел не станут равными.