I. 4. Что называется потенциалом, разностью потенциалов электростатического поля? Связь между напряженностью и потенциалом электростатического поля.

Если перемещать заряд Q₀ из произвольной точки за пределы поля, т. е. в бесконечность, где, по условию, потенциал равен нулю, то работа сил электростатического поля, , откуда

(1.6)

Потенциал – физическая величина, определяемая работой по перемещению единичного положительного заряда при удалении его из данной точки поля в бесконечность. Эта работа численно равна работе, совершаемой внешними силами (против сил электростатического поля) по перемещению единичного положительного заряда из бесконечности в данную точку поля.

Разность потенциалов:

(1.7)

Между вектором напряженности и потенциалом существует связь:

, или (1.8)

Рис. 1.7

т. е. напряженность поля равна градиенту потенциала со знаком минус. Знак минус определяется тем, что вектор напряженности Е поля направлен в сторону убывания потенциала.

Для графического изображения распределения потенциала электростатического поля, как и в случае поля тяготения, пользуются эквипотенциальными поверхностями – поверхностями, во всех точках которых потенциал имеет одно и то же значение (рис. 1.7).

I. 5. Чему равна емкость уединенного проводника, шара?

Уединенный проводник - это проводник, который достаточно далеко удален от других проводников, тел, зарядов. Его потенциал прямо пропорционален заряду проводника. Из опыта следует, что разные проводники, будучи одинаково заряженными, имеют различные потенциалы. Поэтому для уединенного проводника можно записать

Величину

(1.9)

называют электроемкостью (или просто емкостью) уединенного проводника. Емкость уединенного проводника определяется зарядом, сообщение которого проводнику изменяет его потенциал на единицу.

Емкость проводника зависит от его размеров и формы, но не зависит от материала, агрегатного состояния, формы и размеров полостей внутри проводника. Это связано с тем, что избыточные заряды распределяются на внешней поверхности проводника. Емкость не зависит также ни от заряда проводника, ни от его потенциала.

Единица электроемкости – фарад (Ф): 1 Ф – емкость такого уединенного проводника, потенциал которого изменяется на 1 В при сообщении ему заряда 1 Кл.

Емкость шара:

где R-радиус шара.

Рис. 1.8

I. 6. Чему равна энергия заряженного конденсатора?

Как всякий заряженный проводник, конденсатор обладает энергией, которая равна

,

где Q – заряд конденсатора, С – его емкость, - разность потенциалов между обкладками конденсатора.

I. 7. Для чего предназначен осциллограф? Что называется чувствительностью осциллографа?

Электронный осциллограф предназначен для исследования быстропеременных, периодических процессов. С его помощью можно измерять силу тока, напряжение, сдвиг фаз между ними, сравнивать частоты и амплитуды различных переменных напряжений. Применение различных преобразователей позволяет определять с помощью осциллографа неэлектрические величины, например, давление, механическое напряжение, промежутки времени, индукцию магнитного поля.

Электронный осциллограф обладает высокой чувствительностью и безинерционностью действия, что позволяет исследовать процессы длительностью до 10^-10с.

Чувствительностью к напряжению называется величина равная отклонению электронного луча на экране при разности потенциалов на пластинах, равной 1В.

S_х = X/ U (1.9)