Рассмотрим однородное электрическое поле. Оно образуется между заряженными плоскостями, если они параллельны и бесконечно большие. Практически можно считать однородным электрическое поле между конечными параллельными заряженными плоскостями, если размеры их значительно больше
, чем расстояние d между ними. Рассмотрим перемещение полем положительного заряда q в трех случаях. Пусть поле перемещает этот заряд из точки а в точку а '(рис. 8.3). Из приведенных примеров можно сделать вывод, что работа электростатического поля не зависит от пути: она для трех случаев одинакова, хотя траектория перемещения электрического заряда разная.
Пусть электрическое поле образовано точечным зарядом q. Вычислим работу сил поля, которая выполняется при перемещении вдоль силовой линии заряда <70 с точки 2, находящийся на расстоянии от источника поля, в точку 2 на расстоянии г2 от него (рис. 8.4). Работа dA по перемещению заряда на бесконечно малом пути dr определится dA = Fdr. ного заряда с определенной точки поля на бесконечность. Или потенциал определенной точки поля - это величина, численно равная работе, которую должен выполнить внешняя сила по перемещению единичного положительного заряда из бесконечности в эту точку. Потенциал данной точки поля определяет потенциальную энергию единичного положительного заряда, помещенного в эту точку. Если каждый из зарядов qlt g2 образует в определенной точке поле с потенциалом соответствии ф1э ф2, ..., фл, то потенциал поля, созданного в этой точке всеми зарядами, равна алгебраической сумме потенциалов полей, созданных каждым зарядом в отдельности. Геометрическое место точек с одинаковым потенциалом называют эквипотенциальной поверхностью. Понятно, что работа, которую выполняет поле по перемещению электрического заряда по той же эквипотенциальной поверхности равна нулю. Поскольку сила, действующая со стороны поля на заряд, не равна нулю, то работа по перемещению заряда может равняться нулю только тогда, когда направление действия силы перпендикулярно к направлению перемещения. Учитывая, что направление действия силы на заряд совпадает с направлением вектора напряженности поля, можно сделать вывод о перпендикулярности линии напряженности в эквипотенциальных поверхностей.
Электростатическое поле можно изобразить графически не только с помощью силовых линий, но и с помощью эквипотенциальных поверхностей. Вокруг каждой системы зарядов проводят бесконечное множество эквипотенциальных поверхностей. их принято проводить так, чтобы разности потенциалов между любыми соседними эквипотенциальными поверхностями были одинаковы.
Зная размещения силовых линий электростатического поля, можно построить эквипотенциальные поверхности и, наоборот, по известному размещением эквипотенциальных поверхностей можно в каждой точке поля определить размещение силовых линий.
Поскольку работа электростатического поля по перемещению заряда не зависит от формы пути, а определяется только потенциалами конечных точек, то получается, что работа по замкнутому контуру (рис. 8.5) в электростатическом поле (. AaBdA, AbBdA, AcBdA) равна нулю.
Поля, для которых работа по замкнутому контуру равна нулю, называют потенциальными.
Загрузка...