Работа сил электрического поля

Заряженное тело в электрическом поле обладает энергией, а значит может совершать работу.

Определим работу сил в однородном электрическом поле.

Электрическое поле обладает потенциальной энергией, следовательно:

1) Работа сил не зависит от формы траектории, которой перемещается заряд;

2) Работа сил по замкнутому контуру равна нулю.

Как известно из механики, .

Пусть требуется перевести электрический заряд q из точки 1 в точку 2 в направлении действия электрического поля. (см.рис.3)

Тогда , где , а .

Таким образом, .

Но, с другой стороны, т.к. электрическое поле обладает потенциальной энергией, то согласно теореме о потенциальной энергии, работу можно определить используя соотношение: , где .

Учитывая, что в точке 1 потенциал поля φ₁, а в точке 2 - φ₁, то выражение для работы можно переписать:

.

Здесь – разность потенциалов, т.е. разность значений потенциала в начальной и конечной точках траектории.

Разность потенциалов называют напряжением.

Напряжение показывает, какую работу нужно совершить, чтобы перенести заряд из начальной точки в конечную.

Зная напряжение в осветительной сети, мы тем самым знаем работу, которую электрическое поле может совершить при перемещении единичного заряда от одного контакта розетки к другому по любой электрической цепи.

Единицей измерения напряжения, так же как и потенциала является 1 Вольт.

Таким образом, работа сил электрического поля по перемещению заряда из одной точки в другую может быть определена двумя способами:

.

Следствия:

1. Чем меньше меняется потенциал на расстоянии , тем меньше напряженность электрического поля; если потенциал не изменяется, то напряженность поля равна нулю: .

2. Напряженность поля направлена в сторону убывания потенциала.

3. Все точки поверхности, перпендикулярной силовым линиям, имеют один и тот же потенциал. Поверхности равного потенциала называют эквипотенциальными.

Дата добавления: 2015-12-07