2020-04-12
860
Определим энергетическую характеристику поля аналогично тому, как мы определяли силовую характеристику поля (напряженность). Из курса механики известно, что изменение потенциальной энергии ΔWг связана с выполненной работой системой А соотношением ΔWр = -А (знак «минус» означает, что если система выполняет положительную работу, то ее потенциальная энергия уменьшается, а если отрицательный — то увеличивается).
Поскольку сила, действующая со стороны поля на заряд, пропорциональна величине этого заряда, то и работа, выполняемая полем при перемещении заряда, также пропорциональна величине заряда. А поскольку работа равна изменению потенциальной энергии с обратным знаком, то и потенциальная энергия заряда в поле пропорциональна величине заряда. Следовательно, отношение потенциальной энергии заряда к заряду не зависит от величины заряда и поэтому характеризует собственное поле.
Ø Отношение потенциальной энергии Wp заряда q, помещенного в некоторую точку поля, к этому заряду называется потенциалом электростатического поля она связана с выполненной работой соотношением ΔWр = -А.
Соответственно этому и физический смысл имеет не потенциал поля, а разность потенциалов между определенными точками. Найдем, как она связана с работой поля при перемещении заряда между этими точками.
Пусть заряд q перемещается из точки 1 в точку 2. Обозначим потенциалы поля в этих точках φ1 и φ2. Тогда разность потенциалов между этими точками — это φ1 - φ2. Согласно определению потенциала, потенциальная энергия заряда в этих точках 
Изменение потенциальной энергии при перемещении заряда из точки 1 в точку 2 равна 
Поэтому выполнена полем над зарядом работа 
Получается, что
Ø разность потенциалов между двумя точками равна отношению работы поля при перемещении заряда из начальной точки в конечную к этому заряду:
Разность потенциалов называют также напряжением и обозначают U. В СИ работу выражают в джоулях, а заряд — в кулонах. Поэтому разность потенциалов между двумя точками поля равна 1 В, если при перемещении заряда в 1 Кл из одной точки в другую электрическое поле выполняет работу в 1 Дж.
Принцип суперпозиции
Из принципа суперпозиции следует, что потенциал электрического поля системы зарядов равен алгебраической сумме потенциалов полей, созданных каждым из зарядов:
