Потенциал

§ 5. ПОТЕНЦИАЛ

Основными величинами, характеризующими каждую точку электрического поля, являются потенциал и напряженность поля.

При внесении электрического заряда в электрическое поле приходится   затрачивать  определенную   работу   на   преодоление  сил этого поля.

Величина, определяющая запас энергии (потенциальную энергию) единицы количества электричества, находящейся в данной точке электрического поля, называется потенциалом.

Потенциал данной точки электрического поля численно равен работе, затрачиваемой на внесение заряда в один кулон из бесконечности в эту точку поля. Эта работа равна потенциальной энергии, которой обладает заряд в один кулон в рассматриваемой точке поля.

Таким образом,

Работа А сил электрического поля определяется произведением силы на путь

А=FS,

где F— сила, н,

      S — путь, м,

      А — работа, н-м,

      q — количество электричества, к.

Подставив   эти   величины   в   формулу  ,   получим: [j][5] = . Поскольку 1н • 1м = 1 дж, то [j] = . Единица дж/к называется вольтом (в). Следовательно, потенциал измеряется в вольтах.

Пример. Определить потенциал точки электрического поля, в которую из бесконечности внесен заряд q= 3 • 10^-6 к, если при этом силами поля совершена работа А =6 • 10^-6 дж.

Решение. Потенциал точки электрического поля

В электрическом поле положительного заряда потенциал любой точки   положителен,   а   в   поле   отрицательного   заряда -отрицателен.

Рис. 4 Разность потенциалов между различными точками электрического поля

Таким образом, работа А заряда выразится формулой

Разность  потенциалов jА - jБ  принято называть напряжением, обозначать буквой U и измерять так же, как потенциал, в вольтах.

Пример. Пусть в точке А электрического поля потенциал относительно земли jА=15 в, в точке Б потенциал jБ =10 в, а в точке В потенциал jВ = -2 в.

Следовательно,  разность потенциалов — напряжение между этими точками:

Нетрудно понять, что при перемещении заряда из одной точки поля в другие указанные точки совершается различная работа. Это связано с тем, что между этими точками поля разность электрических потенциалов различная. Вычислим работу сил электрического поля, совершаемую при перемещении заряда q = 5 к из точки А в точку Б, из точки Б в точку В:

Из сказанного следует, что напряжение между двумя точками цоля равно по величине работе, совершаемой под действием сил электрического поля, при перемещении единицы электрического заряда из одной точки поля в другую.