Работа и напряжение

 Работа и напряжение

При перемещении заряда электрическим полем производится работа. Работа в электростатическом поле не зависит от формы траектории, по которой перемещается заряд.

3аряд, расположенный в любой точке электрического поля, имеет потенциальную энергию.

Потенциалом в данной точке называется скалярная величина, численно равная потенциальной энергии единичного положительного заряда, помещенного в этой точке. Величина потенциала зависит от выбора точки с нулевым потенциалом; точка с нулевым потенциалом может быть выбрана произвольно. Обычно в физике принимают, что в бесконечно удаленной точке потенциал равен нулю; в электротехнике считают, что поверхность Земли имеет потенциал, равный нулю.

Разность потенциалов между двумя точками электрического поля называется напряжением (U). Напряжение численно равно работе, которую производят электрические силы при перемещении единичного положительного заряда между двумя точками.

Работа в электростатическом поле при перемещении заряда равна

A = qU .

1)

Напряжение в системе СИ выражается в вольтах (В). 1 вольт – это такая разность потенциалов между двумя точками, когда при перемещении между ними положительного заряда в 1 кулон совершается работа в 1 джоуль. Поверхность, все точки которой имеют одинаковый потенциал, называется эквипотенциальной поверхностью. На рис.1-3 эквипотенциальные поверхности показаны пунктиром.

Силовые линии электростатического поля перпендикулярны к эквипотенциальным поверхностям. Работа электрических сил при перемещении заряда по эквипотенциальной поверхности равна нулю. Если A и B – две точки поля, то напряженность поля в точке A и разность потенциалов между этими точками связаны приближенной формулой

2)

Точная формула:

3)

где

ΔU	—	разность потенциалов между близко расположенными точками A и B;
Δl	—	расстояние по силовой линии между эквипотенциальными поверхностями, проходящими через эти точки.

Величина - ΔU / Δl называется градиентом потенциала.

Если электрическое поле однородно, т. е. напряженность во всех точках поля постоянна по величине и направлению (например, в плоском конденсаторе), то

4)

где

l

—

длина силовой линии.

Напряженность поля в системе СИ измеряется в единицах вольт/метр (В/м). 1 В/м есть напряженность такого однородного поля, у которого разность потенциалов на концах силовой линии длиной 1 м равна 1 В.