Потенциальная энергия заряженного тела в однородном электростатическом поле

задание: п.п. 96-98

взаимодействуют и способны совершить работу).

поля при перемещении положительного заряда q из точки 1, находящейся

Работа поля положительна и равна:

A = F (d1 - d2) = qE (d1 - d2 ) =
= - (qEd2 – qEd1 )

вдоль частей ступенек, перпендикулярных напряженности поля E, работа не совершается
Δd
Δd
При

то она равна изменению потенциальной энергии, взятому с противоположным знаком,

Ранее мы получили формулу: A = – (qEd2 – qEd1 )

Очевидно, что потенциальная энергия заряда в однородном электростатическом поле равна:

Wp = qEd

потенциальная энергия заряженного тела уменьшается, а кинетическая энергия возрастает;
Если A

! ! ! На замкнутой траектории работа электростатического поля равна нулю

точки в другую не зависит от формы траектории
Работа поля при

Любое электростатическое поле потенциально

qEd

,

Потенциалом электростатического поля называют отношение потенциальной энергии заряда в поле к этому заряду

Потенциал – энергетическая характеристика поля

Единица потенциала в СИ: 1[φ]=1B

Потенциал однородного электрического поля равен: φ=Ed

уровня для отсчета потенциала
Изменение же потенциала от выбора нулевого уровня

Wp = q φ
Α = – (Wp2 – Wp1) = – q ( φ2 – φ1) = q ( φ1 – φ2) = qU

где U = φ1 – φ2 - разность потенциалов, т. е. разность значений
потенциала в начальной и конечной точках траектории

U = φ1 – φ2 = Α /q

Разность потенциалов ( напряжение) между двумя точками равна отношению работы поля при перемещении заряда из начальной точки в конечную к этому заряду.

Единица разности потенциалов в СИ: 1[U] = 1Дж/ Кл = 1 В

qE Δd
Α = q ( φ1 – φ2) =

U = E Δd

Е = U / Δd

U - разность потенциалов
между точками 1 и 2;

Δd – вектор перемещения, совпадающий по направлению с вектором Е

Т.к. Α = q ( φ1 – φ2) > 0 , то φ1 > φ2 =>
! ! !
напряженность электрического поля направлена
в сторону убывания потенциала

Единица напряженности в СИ:
1[E]=1B/м

то при перемещении заряда вдоль этой поверхности электрическое поле не

Эквипотенциальные – поверхности равного потенциала
для однородного поля – плоскости
для поля точечного заряда – концентрические сферы
поверхность любого проводника в электростатическом поле

Е

Δd

Е

Δd

φ4 < φ3 < φ2 < φ1
Е

Е

φ1

φ2

φ3

φ3 < φ2 < φ1

АВСD в поле точечного заряда q2 >0 . На каких

2. Потенциал электростатического поля возрастает в направлении снизу вверх. Куда направлен вектор напряженности поля? Ответ пояснить.

3. Сравните работы по перемещению заряда q по каждой из линий напряженности электрического поля.

+

-

4. Известно, что все точки внутри проводника имеют один и тот же потенциал . Докажите это.

2 нКл из точки с потенциалом 20 В в точку

Дано:
q = 2нКл = 2 х 10 -9 Кл
φ1= 20 B
φ2= 200 B
___________________________
А - ?

Решение:

Α = q ( φ1 – φ2) = 2 х10 -9 Кл (20 В – 200 В ) =
= – 0,36 мкДж.

Ответ: А = 0,36 мкДж.

2. Поле образовано зарядом 17 нКл. Какую работу надо совершить, чтобы одноименный заряд 4 нКл перенести из точки, удаленной от первого заряда на 0,5 м в точку, удаленную от него на 0,05 м?

Дано:
q1 = 17нКл = 17 х 10 -9 Кл
d1= 0,5 м; d2= 0,05 м;
q2= 4 нКл = 4 х10 -9 Кл
А - ?

Решение:

A =q2Ed2 – q2Ed1 = kq2 q1 ( 1/d2 – 1/d1) =
= 11 мкДж

Ответ: А = 11 мкДж.