32. Потенциал. Разность потенциалов.Эквипотенциальная поверхность. Потенциал точечного заряда.

Рассмотрим энергетическую характеристику поля - потенциал. Потенциалом называется скалярная величина, численно равная работе сил поля по перемещению единичного положительного заряда из данной точки поля в бесконечность. Потенциал поля определен с точностью до аддитивной постоянной.

Используется также физическая величина, называемая разностью потенциалов . Разность потенциалов численно равна работе сил поля A по перемещению единичного положительного заряда из одной точки поля в другую:

. (5)Потенциал поля точечного заряда в системе СИ рассчитывается по формуле: . (6)

Единицей измерения потенциала в системе СИ служит вольт (В). Эквипотенциальной поверхностью называется геометрическое место точек, потенциалы которых одинаковы. Работа по перемещению заряда по эквипотенциальной поверхности равна нулю, поэтому линии напряженности поля в любой точке перпендикулярны к эквипотенциальной поверхности.

Рис. 3. Схема силовых линий электрического поля и эквипотенциальных поверхностей двух разноименных точечных зарядов На рисунках 2, 3 сплошными кривыми показаны силовые линии электрического поля, пунктирными - эквипотенциальные поверхности с потенциалами . Направление силовых линий указано стрелками. Как видно из рисунков, путем построения картины силовых линий и эквипотенциальных поверхностей можно получить наглядную картину электрического поля.

32. Потенциал. Разность потенциалов. Эквипотенциальная поверхность. Потенциал поля точечного заряда.

Рассмотрим энергетическую характеристику поля - потенциал. Потенциалом называется скалярная величина, численно равная работе сил поля по перемещению единичного положительного заряда из данной точки поля в бесконечность. Потенциал поля определен с точностью до аддитивной постоянной.

Используется также физическая величина, называемая разностью потенциалов . Разность потенциалов численно равна работе сил поля A по перемещению единичного положительного заряда из одной точки поля в другую: Потенциал поля точечного заряда в системе СИ рассчитывается по формуле: , где Ф/м - электрическая постоянная; - диэлектрическая проницаемость среды; r - расстояние между зарядами q и q₀. Единицей измерения потенциала в системе СИ служит вольт (В). Эквипотенциальной поверхностью называется геометрическое место точек, потенциалы которых одинаковы. Работа по перемещению заряда по эквипотенциальной поверхности равна нулю, поэтому линии напряженности поля в любой точке перпендикулярны к эквипотенциальной поверхности.

33. Электроемкость. Конденсатор. Соединение конденсаторов (последовательное, параллельное).

Конденсатор – это два проводника, разделенные слоем диэлектрика, имеющие заряды, равные по величине и противоположные по знаку, и расположенные так, что поле, создаваемое зарядами на проводниках, сосредоточено преимущественно в пространстве, защищенном самими проводниками от внешних электрических полей. Проводники, образующие конденсатор, называются его обкладками.

Емкость конденсатора определяется формулой: , где q- заряд конденсатора, равный модулю заряда одной из обкладок; Δφ- разность потенциалов между обкладками.

Емкость конденсатора - это физическая величина, численно равная заряду, который нужно перенести с одной обкладки на другую, для того, чтобы разность потенциалов между ними изменилась на единицу.

Емкость конденсатора не зависит от заряда на его обкладках, разности потенциалов между ними, а также от расположения окружающих тел. Она определяется формой конденсатора (сферический, цилиндрический, плоский), геометрическими размерами и наличием диэлектрика между обкладками.

Емкость плоского конденсатора прямо пропорциональна площади его обкладок S, диэлектрической проницаемости среды ε, обратно пропорциональна расстоянию d между обкладками: , где ε₀- электрическая постоянная (ε₀ = 8,85 ∙ 10^-12 Ф/м).

Емкость измеряется в фарадах (Ф): 1Ф = 1Кл/В, а также в микрофарадах 1мкФ = 10^-6Ф, в пикофарадах 1пФ = 10^-12Ф.

Для получения необходимой емкости конденсаторы соединяют последовательно и параллельно в батареи.

При последовательном соединении (рис.1) заряд на всех конденсаторах одинаков, а разность потенциалов на батарее Δφ_AB равна сумме разностей потенциалов на каждом конденсаторе: Δφ_AB= Δφ₁+ Δφ₂+…+ Δφ_n.

Выразив значения разности потенциалов через заряд и емкости конденсаторов, получаем , или ,

где C - емкость батареи; С₁, С₂, …, С_n – емкости отдельных конденсаторов.

При параллельном соединении (рис. 2) разность потенциалов на конденсаторах одинакова Δφ_AB= Δφ₁=Δφ₂=…= Δφ_n, а полный заряд батареи равен сумме зарядов на каждом конденсаторе q = q₁ + q₂ + … + q_n.

Выразив значения зарядов через емкости и разности потенциалов, получаем: СΔφ = С₁Δφ+С₂Δφ+…+С_nΔφ,

или С = С₁ + С₂ + … + С_n, где С – емкость батареи; С₁, С₂, …, С_n – емкости отдельных конденсаторов.