ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
14 ПОТЕНЦИАЛ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ
1 Будем изучать энергетическое состояние электростатического поля. Для этого вновь воспользу-
емся пробным зарядом.
Согласно (13.7) и (13.8) потенциальная энергия заряда, внесенного в электростатическое поле, зави-
сит:
1) от положения точки, в которую помещен пробный заряд;
2) от свойств поля в рассматриваемой точке;
3) от величины заряда.
Разные по величине пробные заряды ...,,,
+++
′
′
′
qqq обладают в одной и той же точке поля разными
потенциальными энергиями ...,,,
ппп
WWW
′′′
.
Разделим потенциальную энергию одного из зарядов на величину этого заряда, например,
п
W на
+
q :
+
q
W
п
.
Величина, численно равная этому соотношению, показывает, какова потенциальная энергия еди-
ничного пробного заряда, если бы мы поместили его в данную точку (в действительности этого делать
нельзя: такой большой заряд необычайно исказил бы исследуемое поле!).
Составленное отношение зависит от величин, характеризующих свойства поля в рассматриваемой
точке, но не зависит от величины пробного заряда. Следовательно, это отношение может служить ха-
рактеристикой поля в данной точке. Величина, численно равная
+
q
W
п
, называется электрическим потен-
циалом или просто потенциалом данной точки поля (понятие потенциала впервые было введено в 1777
г. Ж.Л. Лагранжем как добавление к закону всемирного тяготения, применительно к электрическому
полю это понятие введено в 1811 г. С. Пуассоном).
Для обозначения потенциала используется буква ϕ, иногда V.
Потенциал данной точки электростатического поля – скалярная физическая величина, характери-
зующая энергетическое состояние поля в рассматриваемой точке и численно равная потенциальной
энергии единичного точечного положительного заряда, помещенного в данную точку:
+
=ϕ
q
W
п
. (14.1)
2 Из соотношения (14.1) вытекает, что потенциальная энергия любого точечного заряда q (не обя-
зательно положительного), помещенного в точку поля с потенциалом ϕ, равна
ϕ
=
qW
п
. (14.2)
Как известно, работа сил поля равна убыли потенциальной энергии перемещаемого заряда:
2п1п12
WWA
−
=
. (14.3)
Но согласно (14.2)
22п11п
, ϕ=
ϕ
= qWqW .
Следовательно,
()
2112
ϕ−ϕ= qA . (14.4)
Важный практический результат: работа, совершаемая силами электростатического поля при пере-
мещении заряда, равна произведению величины этого заряда на разность потенциалов начальной и ко-
нечной точек пути.
3 Как и численное значение потенциальной энергии, численное значение потенциала определяется
не однозначно, а с точностью до произвольной постоянной, зависящей от выбора нулевого уровня. Ну-
левой уровень потенциала, начало отсчета ϕ – это геометрическое место точек поля, потенциал которых
условно принимается равным нулю: ϕ
0
= 0, где ϕ
0
– потенциал нулевого уровня.
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 27
- 28
- 29
- 30
- 31
- …
- следующая ›
- последняя »
