3. Потенциальная энергия электрического поля
W- потенциальная энергия электрического поля (Дж)
Потенциал - это энергетическая характеристика поля, численно равная работе по перемещению заряда из данной точки поля в бесконечность:
-
потенциал (В)
- работа (Дж)
или:
Разность потенциалов называется напряжением:
U - напряжение (В = Дж/Кл)
Напряжение численно равно работе по перемещению единицы заряда из одной точки поля в другую.
U=
A1,2- работа по перемещению заряда из одной точки поля в другую.
Потенциал любой точки поля, создаваемый отрицательным зарядом, будет отрицательным. Реально можно измерить только изменение потенциала т.е. разность потенциалов между двумя точками:
U
=
Напряженность
Е равна градиенту потенциала, откуда
определяется единица напряженности в
СИ: Е =
;
[E]=
.
Поверхность, потенциал на которой во всех точках одинаковый называется эквипотенциальной.
Для изолированной системы выполняется закон сохранения электрических зарядов: в изолированной системе алгебраическая сумма всех электрических зарядов есть величина постоянная.
4. Электроемкость
При увеличении электрического заряда на проводнике увеличивается и потенциал, а их отношение остается постоянной величиной и называется электроемкостью проводника:
-
электроемкость
(Ф)
q - заряд ( Кл)
- потенциал (В)
Электроёмкость уединенного шара:
где r – радиус шара.
Электроёмкость
измеряется в фарадах [C]=Ф
=
Микрофарада: 1 мкф=10-6ф.
Пикофарада: 1пф=10-12ф.
Энергия
заряженного проводника: W=
Так
как С =
, то W
=
;
и W=
.
5. Проводники и диэлектрики в электрическом поле
По удельному сопротивлению электрическому току все вещества делятся на три класса: проводники, полупроводники и диэлектрики.
Проводники:
то есть - это вещества, хорошо проводящие электрический ток.
Проводниками называются вещества, в которых есть свободные электрические заряды способные перемещаться под действием электрического поля.
Проводниками являются металлы, водные растворы солей, кислот и др., и ионизированные газы. При помещении проводника в электрическом поле происходит явление электростатической индукции, т.е. на концах проводника проявляются разноименные заряды. Поэтому электроны обладают особой подвижностью.
Поместим металлический шар в электрическое поле напряженностью
Евнеш.
+
Eвнутр.
-
«-»
«+»
+
-
-
+
+
-
Под влиянием электрического поля свободные электроны будут перемещаться против поля и соберутся на одном конце проводника, а другой конец станет положительно заряженным. Внутри проводника возникает дополнительное поле, которое будет направлено противопо-ложно внешнему. Перераспределение зарядов будет происходить до тех пор, пока это поле не станет равным внешнему. Результирующее поле внутри проводника становится равным нулю, т.е. проводник является эквипотенциальным телом, и поверхность проводника есть эквипотенци-альная поверхность.
На этом свойстве проводников основана электрическая защита: прибор, который нужно защитить от действия внешнего электрического поля, окружают со всех сторон проводником, например, густой метали-ческой сеткой, обычно заземленной, которая играет роль экрана.