Электростатика. Шашкова Л.В - 26 стр.

     1.5 Работа электростатического поля при перемещении заряда.
Потенциал и разность потенциалов.

      При перемещении заряженных тел, действующие между ними силы со-
вершают работу. Известно, что тела, способные совершать работу за счет сил
взаимодействия друг с другом, обладают потенциальной энергией. Следова-
тельно, находящийся в электростатическом поле заряд обладает потенциаль-
ной энергией, которую называют электростатической или электрической.
      Поскольку работа является мерой изменения энергии, для определения
потенциальной энергии заряда в электростатическом поле необходимо сна-
чала подсчитать работу, совершаемую силами такого поля при перемещении
заряда.
      Поместим заряд +q в точку 1 однородного электростатического поля,
существующего между разно-
именно заряженными металличе-           –σ        E = const       +σ
скими пластинами (рисунок 1.18).
Так как поле однородное, т.е. во
всех его точках Е = const, то в ка-       F 1                   2
ждой точке поля на заряд                     q
                      ρ qρ дейст-
вует постоянная сила F = qE .
      Будем перемещать заряд q
из точки 1 в точку
                 ρ 2 вдоль линии
напряженности E . Как известно,           ℓ1
работа постоянной силы опреде-                      ℓ2
ляется как ρA = Fλcos α . Направле-
ние силы F , действующей на за-
ряд q, противоположно направле-                 Рисунок 1.18
нию перемещения (т.е. α = 180º),
поэтому

                  A = − Fλ = −qE(λ2 − λ1 ) = −(qEλ2 − qEλ1 ) .         (3)

     Пример 1. Две параллельные пластины площадью S = 2·10–2 м2 каждая,
находящиеся в воздухе, заряжены разноименными зарядами |q| = 100 нКл.
Какую работу надо совершить, чтобы увеличить расстояние между пласти-
нами на ∆ℓ = 0,1 мм? Диэлектрик – воздух.

     Решение:
     Работу определяем по формуле

                                  A = qE∆λ

     Поле, создаваемое каждой из пластин однородно и равно

26