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

Глава 8. Электростатика

§ 54. Потенциал электростатического поля

Потенциал электростатического поля как его энергетическая характеристика

1. Как вы знаете, силовой характеристикой электростатического поля является напряжённость. Кроме того, вы знаете, что при перемещении заряда в электростатическом поле из одной точки в другую совершается работа, которая равна разности потенциальной энергии заряда в этих точках. Следовательно, можно говорить о том, что существует и энергетическая характеристика электростатического поля — потенциал.

Ввести эту характеристику можно потому, что потенциальная энергия заряда пропорциональна значению заряда. Следовательно, отношение потенциальной энергии к заряду не зависит от значения помещённого в поле заряда.

Потенциалом электростатического поля в данной точке пространства φ называют физическую величину, равную отношению потенциальной энергии W заряда q, находящегося в поле, к этому заряду.

Потенциал — величина скалярная.

В СИ единицей потенциала является вольт (В). Единица названа в честь итальянского учёного Алессандро Вольта (1745— 1827), внёсшего большой вклад в изучение электрических явлений.

1 В — потенциал такой точки электростатического поля, в которой заряд 1 Кл обладает потенциальной энергией 1 Дж.

1 В = 1 Дж/Кл.

Разность потенциалов

2. Потенциал, как и потенциальная энергия, величина относительная и зависит от выбора начала отсчёта. На практике обычно используют не значение потенциала в точке, а разность потенциалов, которая не зависит от выбора начала отсчёта.

Разность потенциалов обозначают буквой С/, она равна:

U = φ₁ - φ₂,

где φ₁ — потенциал в начальной точке траектории, а φ₂ — в конечной. Разность потенциалов также называют напряжением.

Разность потенциалов определяется потенциальной энергией заряда в начальной и конечной точках траектории, а изменение энергии, в свою очередь, равно работе электростатической силы.

Разностью потенциалов (или напряжением) между двумя точками поля называют физическую величину, равную отношению работы поля по перемещению заряда из одной точки в другую к этому заряду.

Предположим, что в электростатическом поле находится заряженный полый металлический шар. Он взаимодействует с полем и поэтому обладает потенциальной энергией, или потенциалом. Пусть заряд переносят с поверхности заряженного шара в некоторую точку поля. В этом случае работа поля равна произведению заряда и разности потенциалов поверхности шара и точки поля.

Потенциал проводника можно измерить с помощью электрометра. Для этого проводник соединяют со стрелкой электрометра, а его корпус заземляют. Отклонение стрелки электрометра покажет наличие разности потенциалов между проводником и землёй. Приняв потенциал земли равным нулю, можно считать, что электрометр измеряет потенциал проводника.

Если имеются два заряженных проводника, то, соединив один из них со стрелкой, а другой с корпусом электрометра, измеряют разность потенциалов заряженных проводников.

Окончание >>>