Вопрос 24 Работа сил электростатического поля. Потенциал. Разность потенциалов. Потенциальная энергия электростатического поля. Связь между напряженностью и разностью потенциалов.

Работа сил электростатического поля:

Работа перемещения заряда. На положительный точечный заряд q в электрическом поле с напряжённостью E действует сила  F = q E. При перемещении заряда на отрезке dl силами поля совершается работа

dA = F dl = q E dl cos (E, dl).

Циркуляция вектора напряженности электрического поля. Работа, совершаемая силами электрического поля при перемещении единичногоположительного заряда по замкнутому контуру длиной l, определяется как циркуляция вектора напряженности электрического поля:

Потенциал- в учении об электричестве так называется величина электрического состояния на поверхности проводника, имеющая большое сходство с тем, что в учении о теплоте называется температурою, и измеряющая напряжение электрич. на проводниках.

Разность потенциалов электрическая (для потенциального электрического поля то же, что напряжение электрическое) между двумя точками пространства (цепи); равна работе электрического поля по перемещению единичного положительного заряда из одной точки поля в другую. В СИ измеряется в вольтах. Разность потенциалов электрического поля Земли между двумя уровнями, отстоящими друг от друга на величину роста человека, > 200 В. Однако человек не чувствует этой разности потенциалов и его не поражает током, поскольку он является хорошим проводником и как любой проводник искажает электрическое поле так, что все точки его поверхности находятся под одинаковым потенциалом.

Потенциальная энергия электростатического поля:

Полученный результат свидетельствует о том, что работа не зависит от пути, по которому перемещался в электростатическом поле пробный заряд   , и зависит только от положений точек “а” и “b”. Такое поле называется потенциальным. Поэтому работа, очевидно, равна убыли потенциальной энергии W этого заряда

Перенесем пробный заряд на бесконечность. Напряженность поля Е на бесконечности принимается равной нулю, следовательно  . Но так как  , то второе слагаемое тоже будет равно нулю и тогда

Связь между напряженностью и разностью потенциалов: Потенциал является важной характеристикой электрического поля, он определяет всевозможные энергетические характеристики процессов, проходящих в электрическом поле. Кроме того, расчет потенциала поля проще расчета напряженности, хотя бы потому, что является скалярной (а не векторной) величиной. Безусловно, что потенциал и напряженность поля связаны между собой достаточно сложными формулами. Попробуем выяснить связь простыми словами. Eсли перемещать единичный заряд даже и в неоднородном эл. поле, то энергия на его перемещение и есть потенциал между точками,между которыми его перемещали. Напряженность - это силовая характеристика эл.поля, а разность потенциалов - энергетическая характеристика эл.поля, поэтому разность потенциалов равна произведению напряженности на перемещение заряда U=E*S  Связь между напряженностью электростатического поля и потенциалом можно выразить с помощью понятия градиента потенциала:  E = - grad Ф.