Электрическое напряжение. Разность электрических потенциалов

Электрическое поле кроме векторов и характеризуют скалярной величиной, которая называется электрическим напряжением и измеряется в вольтах, [ ] = В.

Для перемещения заряда в электрическом поле из точки в точку необходимо совершить работу

Электрическим напряжением между точками и называют величину, равную отношению этой работы к перемещаемому заряду

где ‑ электрическое напряжение (или падение напряжения) вдоль заданного пути (рис.1.5).

Для электрического поля неподвижных зарядов (электростатического поля) справедливо условие

вытекающее из закона сохранения энергии в системе заряженных тел. Следовательно, (рис.1.6),

и интеграл зависит только от координат точек и .

Это обстоятельство позволяет ввести в рассмотрение функцию , зависящую от положения точки () в электростатическом поле:

где Потенциал точки определяется с точностью до некоторой постоянной, зависящей от того, где выбрана точка нулевого потенциала.

В электростатическом поле напряжение между точками и можетбыть вычислено как разность потенциалов этих точек:

Электрическое поле, для которого справедливо условие = 0, называется потенциальным электрическим полем. При теоретическом исследовании систем, в которых заряженные тела имеют конечные размеры, точка p, выбирается, как правило, на бесконечности. На практике часто U = 0 принимают на поверхности одного из объектов рассматриваемой системы.

Введем понятие поверхности равного потенциала, как поверхности, во всех точках которой потенциал имеет одно и тоже значение. Силовые линии электрического поля перпендикулярны поверхностям равного потенциала. Действительно:

при и, следовательно, (рис.1.7).