Потенциал. Принцип суперпозиции. Разность потенциалов

Потенциал электростатического поля - физическая величина, определяемая потенциальной энергией единичного положительного заряда, помещенную в данную точку поля.

Потенциал электростатического поля – энергетическая скалярная величина.

Единица потенциала: 1 В = 1 Дж/Кл.

Потенциал поля точечного заряда .

Принцип суперпозиции (наложения) электростатических полей

Если поле создается несколькими зарядами, то потенциал поля системы зарядов равен алгебраической сумме потенциалов полей всех этих зарядов.

Работа сил электростатического поля при перемещении заряда Q₀ из точки 1 в точку 2 равна произведению перемещаемого заряда на разность потенциалов в начальной и конечной точках.

Разность потенциалов определяется работой, совершаемой силами поля при перемещении единичного положительного заряда из точки 1 в точку 2

Если перемещать заряд Q₀ за пределы поля, т.е. в бесконечность, где по условию потенциал равен нулю, то работа сил электростатического поля, согласно формуле , ; .

Напряженность как градиент потенциала

Знак минус показывает, что вектор направлен в сторону убывания потенциала.

или ,

где - единичные векторы координатных осей х, у, z.

Экспоненциальные поверхности – поверхности, во всех точках которых потенциал электростатического поля имеет одно и тоже значение.

Вычисление разности потенциалов по напряженности поля

1. Поле бесконечно заряженной бесконечной плоскости

Разность потенциалов между точками на расстоянии х₁ и х₂ от плоскости

2. Поле двух бесконечных параллельных разноименно заряженных плоскостей

Разность потенциалов между плоскостями с расстоянием

3. Поле равномерно заряженной сферической поверхности с зарядом Q

Разность потенциалов между точками, лежащими на расстояниях и от центра сферы

Потенциал поля вне сферической поверхности .

Потенциал поля внутри сферической поверхности . Внутри сферической поверхности потенциал всюду одинаков и равен потенциалу поверхности.

4. Поле объемно заряженного шара радиусом R и зарядом Q

Разность потенциалов между точками, лежащими на расстояниях и от центра шара

5. Поле равномерно заряженного бесконечного цилиндра радиусом R

Разность потенциалов между точками, лежащими на расстояниях и от оси заряженного цилиндра

;

Типы диэлектриков. Поляризация диэлектриков

Диэлектрики – вещества, не проводящие электрического тока.

Различают три типа диэлектриков: диэлектрики с неполярными молекулами, диэлектрики с полярными молекулами, ионные диэлектрики.

Диэлектрики с неполярными молекулами

Вещества, молекулы которых имеют симметричное строение, т.е. центры «тяжести» положительных и отрицательных зарядов в отсутствие внешнего электрического поля совпадают и, следовательно, дипольный момент равен нулю. Молекулы таких диэлектриков называются неполярными. Под действием внешнего электрического поля заряды неполярных молекул смещаются в противоположные стороны (положительные по полю, отрицательные против поля) и молекула приобретает дипольный момент.

Примеры.