11. Потенциал электрического поля
Электростатическое поле точечного заряда – центральное, поэтому оно потенциально. В силу принципа суперпозиции потенциально любое электростатическое поле.
Потенциальная энергия заряда в электростатическом поле (Wp) – физическая величина, равная работе электростатического поля при перемещении заряда из его положения на нулевой уровень. Как правило, в электростатике принимается, что нулевой уровень находится на бесконечности.
Работа перемещения заряда в электростатическом поле равна изменению потенциальной энергии заряда, взятому с противоположным знаком: A = – (Wp2 – Wp1).
Потенциал электростатического поля () – физическая величина, равная отношению потенциальной энергии заряда в поле к его значению.
Потенциал – величина скалярная. За его единицу в системе СИ принимается вольт (1 В = 1 Дж/Кл).
Принцип суперпозиции для потенциала. Потенциал электростатического поля, одновременно создаваемого в некоторой точке пространства несколькими зарядами, равна сумме потенциалов электростатических полей, которые создавались бы в этой же точке каждым из зарядов по отдельности = 1 + 2 + ... .
Эквипотенциальная поверхность – поверхность, во всех точках которой потенциал имеет одинаковые значения. Для поля точечного заряда эквипотенциальными поверхностями являются сферы с центром в точке расположения заряда.
Работа
электрического поля на криволинейном
участке траектории
.
Циркуляция электростатического поля
на замкнутой траектории
.
Потенциал электростатического поля
точечного заряда
.
Потенциальная энергия взаимодействия
двух зарядов
.
Потенциал электростатического поля
(определение)
.
Связь работы электростатического поля
с разностью потенциалов
.
Выражение потенциала поля через работу
пробного заряда
.
Расчет потенциала по распределению
напряженности поля
.
Расчет напряженности поля по распределению
потенциала
.
Связь между напряжением и напряженностью
для однородного поля
.
Дипольный момент электрического диполя
.
Момент сил, действующих на электрический
диполь в электрическом поле
;
.
Потенциальная энергия электрического
диполя во внешнем электрическом поле
.
12. Проводник в электростатическом поле
Проводники – вещества, в которых имеются свободные заряды, способные перемещаться под действием электрического поля.
Электростатическая индукция – явление разделения разноименных зарядов в проводнике, помещенном в электрическое поле.
Свободные заряды в проводнике, находящемся во внешнем электростатическом поле, перераспределяются так, что создаваемое ими собственное поле компенсирует внешнее, в результате чего напряженность результирующего поля в проводнике становится равной нулю. На этом явлении основана электростатическая защита – защита чувствительных к электрическому полю приборов с помощью замкнутой металлической оболочки, т. к. внутри нее электрическое поле отсутствует.
Конденсатор – устройство для накопления значительных по величине разноименных электрических зарядов. Конденсатор состоит из двух проводников (обкладок), разделенных слоем диэлектрика, толщина которого мала по сравнению с размерами проводников.
Электроемкость конденсатора – физическая величина, равная отношению заряда одной из пластин конденсатора (по модулю) к напряжению между его обкладками.
Свойства
электростатического поля внутри
проводника
.
Свойства электростатического поля вне
проводника около его поверхности
.
Электроемкость уединенного проводника
(определение)
.
Электроемкость шара
.
Электроемкость конденсатора (определение)
.
Электроемкость плоского конденсатора
.
Электроемкость цилиндрического
конденсатора
.
Электроемкость сферического конденсатора
.
Электроемкость параллельно соединенных
конденсаторов
.
Электроемкость последовательно
соединенных конденсаторов
.
Потенциальная энергия системы
электрических зарядов
.
Потенциальная энергия уединенного
проводника
.
Потенциальная энергия конденсатора
.
Объемная плотность энергии электрического
поля
.
Условия на границе раздела двух
диэлектриков
;
.
|
|
|
|
|
Плоский конденсатор |
Параллельное соединение |
Последовательное соединение |
