Напряжение в электрическом поле

Любой электрический заряд может производить работу, которая выражается в притяжении или отталкивании другого заряда. Способность φ производить работу А, зависит от его потенциала.

Сила электрического поля перемещает (+) всегда от точки с более высоким

потенциалом к точке с меньшим потенциалом, т.е. в направлении убывания потенциала и наоборот. (-) она перемещает от точки с меньшим потенциалом к точке с большим потенциалом.

Перемещение связано с расходом энергии электростатического поля. Чтобы подсчитать работу силы поля по перемещению заряда q из одной точки в другую, необходимо знать разницу q или напряжение между данными точками поля.

Напряжением между двумя любыми точками электростатического поля называется алгебраическая разность φ этих точек.

U = φ₁- φ_{2 или}
Напряжение между двумя точками электростатического поля численно равно работе которую совершает F_э при переносе заряда из одной точки поля в другую.

Пример: Требуется определить U_1,2 , если известно, что F_{э, ,}перенося заряд q=5•10^-8 Кл. из точки 1 в точку 2 совершила работу А_1,2=8•10^-5 Дж.

Решение: U_1,2=  =1600 В

Пример: Определить какую работу совершила F_э, если ею был перемещен заряд q = 4*10^-6 Кл из точки 1 в точку 2, U_1,2 =3000 В.

Решение:    А_1,2=U_1,2 q = 3•10³•4•10^-6 = 1,2•10^-2 Дж.

Работа F_э при переносе заряда по замкнутому контуру в этом поле =0

Напряженность электростатического поля.

Любой заряд q, находящийся в электростатическом поле, испытывает на себе действие силы этого поля.

F_э= Е • q     F_э - сила поля, действующая на q_1, помещенный в данную точку поля.

Е – сила поля, отнесённая к заряду, называется напряженностью электростатического поля.

Е =

Напряженность электростатического поля численно равна силе поля, действующей на единичный положительный заряд, помещенный в исследуемую точку поля.

Е = = =  =  =

Напряженность электростатического поля в данной точке равна 1 , если в этой точке поля на заряд, равный 1 Кулон, действует сила F, равная 1 Н.

                                =

 

Пример: Определить Е в данной точке, если в ней на q=5-  км действует Н.

Решение: Е =  =0,4*

Е - векторная величина, т.е. характеризующая направление в пространстве.

Вектор напряженности электростатического поля Е в любой точке совпадает с касательной к силовой линии, проходящей через эту точку.

Для однородного электростатического поля   

 

(Рис 1)

 

                                  

+                 Е                      -               Е - напряженность тока

                             

         +         1              2          -

       +                                                -

                                 Рис 1.

 

           Силу взаимодействия двух точечных зарядов, размещенных на физических телах, размеры которых очень малы по сравнению с расстояниями между этими телами, описывает закон кулона.

       Если электростатическое поле создано совокупностью точечных q, то Е результирующего поля равна геометрической Е полей всех заданных точечных зарядов.

                                                     

Электрическая емкость

    Установлено, что между зарядом и потенциалом любого непроводника существует прямая пропорциональная зависимость.  

                              q = c*φ               q~φ

q-заряд проводника.

 φ -потенциал проводника

 с –коэффициент пропорциональности между q и φ, емкость проводника

                                                                  с =  

       Емкость проводника есть величина, характеризующая способность проводника накапливать в себе электрические заряды.

       Определим размерность с:

                             

       Проводник обладает емкостью в 1 фарад, если при сообщении ему одного Кулона электричества, его потенциал изменится на 1В.