12. Потенциал. Разность потенциалов электростатич. Поля.

Для характеристики электростатического поля вводят ещё одну физическую величину, называемую потенциалом, которая яв-ляется энергетической характеристикой этого поля.

потенциалом электростатического поля называется отношение потенциальной энергии, которой обладает заряд в некоторой точке поля, к величине этого заряда.

потенциал равен отношению работы, которую совершают силы электро-статического поля при перемещении пробного заряда из данной точки в беско-нечность, к величине этого заряда

.

потенциал электростатического поля системы зарядов равен алгебраической сумме потенциалов полей, создаваемых отдельны-ми зарядами системы.

Работа перемещения тела из одной точки потенциального поля в другую равна уменьшению его потенциальной энергии:

т.е. разностью потенциалов электростатического поля называется отноше-ние работы, совершаемой силами поля при перемещении заряда из одной точки поля в другую, к величине этого заряда.

В системе единиц СИ разность потенциалов измеряется в вольтах (B). 1 В = 1 Дж / 1 Кл, т.е. 1 В — разность потенциалов между двумя точками, при переносе между которыми заряда в 1 Кл совершается работа 1 Дж.

13. Связь между напряжением поля и потенциалом.

Электростатическое поле характеризуется двумя физическими величинами — напряжённостью и потенциалом. Эти величины связаны соотношением: . Знак минус указывает на то, что напряжённость в любой точке поля направлена в сторону убывания потенциала. Итак, проекция напряжённости на какое-либо направление в каждой точке поля равна производной потенциала по данному направлению. Напряжённость измеряется в В/м, а не только в Н/Кл.

14. Конденсаторы

Конденсаторы представ-ляют собой два проводника, очень близко расположенные друг к другу и разде-лённые слоем диэлектрика. Электроём-кость конденсатора – способность конденсатора накапливать на себе заряды. т.е. ёмкостью конденсатора называется физическая величина, равная отноше-нию заряда конденсатора к разности потенциалов между его обкладками. Ёмкость конденсатора, как и ёмкость проводника, измеряется в фарадах (Ф): 1 Ф — это ёмкость такого конденсатора, при сообщении которому заряда в 1 Кл, разность потенциалов между его обкладками изменяется на 1 В.

15. Энергия заряженного конденсатора

Процесс возникновения разноимённых зарядов на обкладках конденсатора можно представить так, что от одной обкладки отнимается некоторый заряд и передаётся другой. Пусть разность потенциалов между обкладками в какой-то момент времени равна ϕ1 − ϕ2. Тогда работа dA по переносу заряда, , равна dA = (ϕ1 − ϕ2)dq. Полная работа, необходимая для сообщения конденсатору заряда q, находится по формуле

ϕ1 − ϕ2 = q/C

Очевидно, что электрическая энергия WE заряженного конденсатора равна этой работе, т.е.

Учитывая, что q = (ϕ1 − ϕ2)C,

16. Энергия электр. Поля

Энергия заряженных проводников запасена в виде электрического поля. Поэтому целесообразно выразить её через напряжённость, характеризующую это поле. Это проще всего проделать для плоского конденсатора. В этом случае , где d — расстояние между обкладками, и . Здесь ε0 — электрическая постоянная, ε — диэлектрическая проницаемость диэлектрика, заполняющего конденсатор, S — площадь каждой обкладки. Подставляя эти выражения, получаем Здесь V = Sd — объём, занимаемый полем, равный объёму конденсатора.