Potențialul câmpului electric, relația dintre forță și potențial

Să luăm în considerare relația dintre tensiune și potențial într-un câmp electric. Să presupunem că avem un corp încărcat pozitiv. Acest corp este înconjurat de un câmp electric. Vom transfera în acest domeniu o taxă pozitivă, în timpul căruia transferul va fi efectuat. Amploarea unei astfel de lucrări este direct proporțională cu mărimea taxei și în funcție de locul în domeniul deplasării. Dacă luăm raportul de locuri de muncă perfectă A la valoarea de sarcină q transferate, atunci valoarea acestei relații A / q nu va depinde de cantitatea de sarcină care este transferată, dar va depinde de alegerea punctelor de circulație, în cazul în care forma traseului este irelevant.

Introducem o încărcătură în teren, mutându-ne dintr-un punct infinit de îndepărtat, intensitatea câmpului care este egal cu zero. Amploarea relației dintre lucrarea care va fi efectuată împotriva forțelor câmpului electric la mărimea sarcinii care este transferată va depinde numai de poziția ultimului punct de deplasare. Ca o consecință, această valoare servește pentru a caracteriza un astfel de punct al câmpului.

Valoarea, care este măsurată prin raportul dintre munca efectuată atunci când se efectuează încărcarea pozitivă într-un anumit punct al câmpului din infinit și valoarea încărcării care se mișcă, se numește potențialul câmpului.

Se poate observa din definiție că la un anumit punct potențialul câmpului este egal cu munca care are loc atunci când încărcarea pozitivă se deplasează la un anumit punct din infinit.

Amploarea potențialului este marcată de literă phi-:

phi- = A / q

Potențialul este scalar. Potențialele fiecărui punct al câmpului unui corp încărcat pozitiv au o valoare pozitivă, iar potențialul de câmp al unui corp cu o sarcină negativă are o valoare negativă.

Să demonstrăm că interdependența dintre mărimea muncii care are loc atunci când sarcina pozitivă este transferată la valoarea încărcării transferate este egală cu diferența dintre potențialele punctelor de deplasare.

Diferența potențială dintre două puncte diferite ale câmpului, în acest caz, se numește intensitatea câmpului între astfel de puncte. Dacă tensiunea câmpului este notată cu litera U, atunci relația dintre rezistență și potențial este exprimată prin ecuația:

U = phi-1 - phi-₂

În această definiție, potențialul unui punct infinit de la distanță va fi zero. În acest caz, spunem că punctul potențialului zero poate fi un punct arbitrar al câmpului, ale cărui alegere este complet convențională. Diferența potențială a două puncte arbitrare ale câmpului nu depinde de punctul ales de potențialul zero.

În lucrările teoretice, punctul zero al potențialului este un punct infinit de îndepărtat. Și în practică - orice punct de pe suprafața pământului.

Astfel, potențialul din fizică este o cantitate care este măsurată prin raportul de lucru atunci când transferă o sarcină pozitivă de la suprafața pământului la un anumit punct al câmpului la valoarea unei încărcături date.

Relația dintre tensiune și potențial exprimă caracteristic câmpului electric. Și dacă tensiunea serveste ca caracteristică a puterii sale și permite determinarea magnitudinii forței care acționează asupra încărcării la un punct arbitrar al acestui câmp, atunci potențialul este caracteristica ei energetică. Din potențialele din diferite puncte ale câmpului electric, putem determina mărimea lucrării privind transferul de sarcină folosind formulele:

A = qU sau A = q (phi-1 - phi-₂),

unde q este magnitudinea sarcinii, U este tensiunea dintre punctele de câmp și phi-₁, phi-2 este potențialul punctelor de deplasare.

Luați în considerare relația dintre putere și potențial într-un câmp electric unic. Intensitate E la fiecare punct din același domeniu, și, prin urmare, forța F, care acționează asupra taxa de unitate, de asemenea, la fel și egală cu E. Rezultă că forța care acționează asupra sarcină q în acest domeniu va fi egal cu F = QE.

Dacă distanța dintre două puncte ale unui astfel de câmp este egală cu d, atunci când încărcarea se mișcă, se va lucra:

A = Fd = gEd = g (phi-1-phi-2),

unde phi-1-phi-2 - diferența de potențial între punctele câmpului.

De aici:

E = (phi-1-phi-2) / d,

și anume intensitatea unui câmp electric omogen va fi egală cu diferența de potențial, care pe unitate de lungime, care este luată de-a lungul liniei de forță a unui câmp dat.

La distanțe scurte, relația dintre rezistență și potențial este determinată similar într-un câmp neomogen, deoarece orice câmp dintre două puncte apropiate poate fi considerat omogen.