Тема: Потенциал. Связь между напряжённостью и разностью потенциалов

Физика гр.13 на 20.03

Работа любого электростатического поля при перемещении в нем заряженного тела из одной точки в другую также не зависит от формы траектории, как и работа однородного поля. На замкнутой траектории работа электростатического поля всегда равна нулю. Поля, обладающие таким свойством, называют потенциальными.

Разность потенциалов (напряжение) между двумя точками равна отношению работы поля при перемещении положительного заряда из начальной точки в конечную к величине этого заряда.

Каждой точке электрического поля соответствуют определенные значения потенциала и напряженности. Найдем связь напряженности электрического поля с потенциалом.
Пусть заряд q перемещается в направлении вектора напряженности однородного поля.

Рассмотрим перемещение заряда q из точки а в точку b в электростатическом поле, создаваемом зарядами q1 и q2 (см. рисунок). Очевидно, что при перемещении заряда q0 из точки а в точку b и обратно была выполнена работа, равная:

А = А1 + А2 (1).

Поскольку заряд q вернулся в исходную точку, то система зарядов осталась неизменной, а следовательно, и поле осталось неизменным. Каждое определенное поле имеет определенную энергию. Энергия в этом случае осталась неизменной, а поскольку работа является мерой изменения энергии, то суммарная работа равна нулю: А = 0 (2).

Условия (1) и (2) сочетаемые лишь при условии, что

А1 = А2 = А3

Аналогичные рассуждения возможны и в случае, если перемещать заряд q из точки а в точку b и обратно по другим траекториям. На основании вышеизложенных рассуждений можно сделать выводы:

1) работа в электростатическом поле не зависит от формы траектории, а зависит только от положения точек поля, между которыми перемещается заряд;

Но физический смысл имеет не собственно потенциальная энергия, а только изменение потенциальной энергии ΔWр: именно 2) работа для любого замкнутого контура в электростатическом поле равна нулю.