Главная >> Физика. 10 класс. Базовый уровень. Пурышева

Глава 8. Электростатика

§ 53. Работа электростатического поля

Работа по перемещению заряда в однородном электростатическом поле

1. Как вы уже знаете, электростатическое поле действует на заряды с определённой силой, при этом они могут перемещаться. Из курса механики известно, что при перемещении тела под действием силы совершается работа.

Выясним, от чего зависит работа по перемещению электрического заряда в однородном электростатическом поле.

Пусть в однородном электростатическом поле напряжённостью заряд q перемещается из точки 1 в точку 2 (рис. 158, а) вдоль линий напряжённости поля. Работав, совершаемая электростатическим полем по перемещению заряда в этом случае, равна:

А = Fs = qEd,

где s — путь, пройденный зарядом, равный расстоянию d между заряженными пластинами, F — электрическая сила, равная произведению заряда на модуль напряжённости электростатического поля F = qE. Напомним, что вектор силы, действующей на положительный заряд, направлен так же, как и вектор напряжённости поля.

Если заряд перемещается по прямой из точки 1 в точку 3 так, как показано на рисунке 158, б, то работа поля в этом случае равна:

А = F scos α = qEd,

где α — угол между направлениями вектора силы и вектора перемещения заряда .

Предположим, что перемещение заряда из точки 1 в точку 4 (рис. 158, в) происходит по криволинейной траектории. В этом случае траекторию можно разбить на малые участки и считать каждый участок прямолинейным. Работа поля на каждом таком участке равна

A_i = qEs_icos α_i,

где s_i — малый участок траектории, α_i — угол между малым участком траектории и вектором напряжённости поля.

Можно записать А_i = qEd_i, где d_i = s_icos α_i, Если сложить работы на всех участках траектории, то получим

А = qEd.

Следовательно, работа электростатического поля по перемещению заряда из одной точки поля в другую не зависит от формы траектории. Она зависит лишь от начального и конечного положения заряда. Если начальное и конечное положения заряда совпадают, т. е. заряженная частица возвращается в исходное положение, то работа поля равна нулю.

Окончание >>>