Зв’язок між напруженістю електростатичного поля і різницею потенціалів

Гіпермаркет знань >> Фізика і астрономія >> Фізика 10 клас >> Фізика: Зв'язок між напруженістю електростатичного поля і різницею потенціалів. еквіпотенціальні поверхні

Кожній точці електричного поля відповідають певні значення потенціалу і напруженості. Знайдемо зв'язок напруженості електричного поля з потенціалом.
Нехай заряд q переміщається в напрямку вектора напруженості однорідного електричного поля з точки 1 в точку 2. знаходиться на відстані від точки 1 (ріс.14.28). Електричне поле здійснює роботу:

Цю роботу згідно з формулою (14.19) можна виразити через різницю потенціалів в точках 1 і 2:

Прирівнюючи вирази для роботи, знайдемо модуль вектора напруженості поля:

У цій формулі U - різниця потенціалів між точками 1 і 2. які пов'язані вектором переміщення. збігається за напрямком з вектором напруженості (див. ріс.14.28).
Формула (14.21) показує: чим менше змінюється потенціал на відстані. тим менше напруженість електростатичного поля. Якщо потенціал не змінюється зовсім, то напруженість поля дорівнює нулю.
Так як при переміщенні позитивного заряду в напрямку вектора напруженості електростатичне поле здійснює позитивну роботу. то потенціал більше потенціалу.
Отже, напруженість електричного поля направлена ​​в сторону зменшення потенціалу.
Будь-яке електростатичне поле в досить малій області простору можна вважати однорідним. Тому формула (14.21) справедлива для довільного електростатичного поля, якщо тільки відстань настільки мало, що зміною напруженості поля на цій відстані можна знехтувати.
Одиниця напруженості електричного поля. Одиницю напруженості електричного поля в СІ встановлюють, використовуючи формулу (14.21). Напруженість електричного поля чисельно дорівнює одиниці, якщо різниця потенціалів між двома точками на відстані 1 мв однорідному полі дорівнює 1 В. Найменування цієї одиниці - вольт на метр (В / м).
Напруженість можна також висловлювати в ньютонах на кулон. дійсно,

Еквіпотенціальні поверхні. При переміщенні заряду під кутом 90 ° до силових ліній електричне поле не робить роботи, так як сила перпендикулярна переміщенню. Значить, якщо провести поверхню, перпендикулярну в кожній її точці силовим лініям, то при переміщенні заряду вздовж цієї поверхні робота не відбувається. А це означає, що всі крапки поверхні, перпендикулярної силовим лініям, мають один і той же потенціал.
Поверхні рівного потенціалу називають еквіпотенціальними.
Еквіпотенціальні поверхні однорідного поля являють собою площині (ріс.14.29), а поля точкового заряду - концентричні сфери (ріс.14.30).

Подібно силовим лініям, Еквіпотенціальна поверхні якісно характеризують розподіл поля в просторі. Вектор напруженості перпендикулярний еквіпотенціальною поверхнею і спрямований в бік зменшення потенціалу.
Еквіпотенціальні поверхні будуються зазвичай так, що різниця потенціалів між двома сусідніми поверхнями постійна. Тому згідно з формулою (14.21) відстані між сусідніми еквіпотенціальними поверхнями збільшуються в міру віддалення від точкового заряду, тому що напруженість поля зменшується.
Еквіпотенціальні поверхні однорідного поля розташовані на однаковій відстані один від одного.
Еквіпотенційної є поверхню будь-якого провідника в електростатичному полі. Адже силові лінії перпендикулярні поверхні провідника. Причому не тільки поверхню, але і всі точки всередині провідника мають один і той же потенціал. Напруженість поля всередині провідника дорівнює нулю, значить, дорівнює нулю і різниця потенціалів між будь-якими точками провідника.
Модуль напруженості електростатичного поля чисельно дорівнює різниці потенціалів між двома близькими точками в цьому полі, поділеній на відстань між цими точками.

.
1. Чому дорівнює різниця потенціалів між двома точками зарядженого провідника?
2. Як пов'язана різниця потенціалів з напруженістю електричного поля?

Г.Я.Мякішев, Б.Б.Буховцев, Н.Н.Сотскій, Фізика 10 клас

Матеріали з фізики. планування з фізики, завдання та відповіді по класам, плани конспектів уроків з фізики для 10 класу

Якщо у вас є виправлення або пропозиції до даного уроку, напишіть нам.

Якщо ви хочете побачити інші коригування та побажання до уроків, дивіться тут - Освітній форум.