Упрощенная HTML-версия
2.
Энергетической характеристикой
электрического поля является его
потенциал ф.
Потенциал в какой-либо точке электростатического поля есть скалярная величина, определяемая
отношением потенциальной энергии Wf, единичного положительного заряда qo, помещенного в эту
точку к этому заряду:
W
ф =
— •
Ч
о
Потенциальная энергия заряда q0, находящегося в поле заряда q на расстоянии r от него,
определяется следующим выражением:
w
= - ± - 4 4
l
.
р
r
Тогда из формул 16.3 и 16.4 следует, что потенциал поля, создаваемого точечным зарядом q, равен:
1
q
ф =
4 x s 0s r
где s0 - диэлектрическая проницаемость вакуума, s - диэлектрическая проницаемость среды.
Отсюда видно, что по мере удаления от заряда q, создающего электрическое поле, его потенциал
(энергия) убывает.
Единицей измерения потенциала в СИ является вольт (В). На практике чаще пользуются понятием
разности потенциалов между двумя точками электрического поля: Дф = ф2 - р 1. В электрической
цепи эта разность потенциалов называется
напряжением.
Заряд любого тела (или нескольких тел) можно мысленно разделить на столь малые элементы, что
каждый из них будет представлять собой точечный заряд. Тогда потенциал в любой точке
определится как алгебраическая сумма потенциалов ф
1
, ф2, ф3, ... , создаваемых отдельными
точечными зарядами:
ф = ф1
+
ф2
+
ф3
+ ••• •
Это соотношение является следствием принципа суперпозиции полей.
Две характеристики электростатического поля - силовая и энергетическая связаны между собой. В
близи любой точке электрического поля потенциал изменяется наиболее быстро в направлении
силовой линии. Напряженность в любой точке однородного электрического поля численно равна
разности потенциалов, приходящейся на единицу длины силовой линии
Д1:
Е _
ф1 ~фг
Д1
■
Поверхность, на которой все точки имеют равный между собой потенциал, называют
эквипотенциальной поверхностью
. Эквипотенциальные поверхности однородного поля
представляют собой плоскости, а поля точечного заряда - концентрические сферы (см. формулу
16.5). Одним из свойств эквипотенциальных поверхностей является то, что
в каждой точке
эквипотенциальной поверхности вектор напряженности поля перпендикулярен к ней и
направлен в сторону убывания потенциала.
99