ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ Подготовка к ЕГЭ

Потенциальность электростатического поля При перемещении пробного заряда q в электрическом поле электрические силы совершают работу. Работа сил электростатического поля при перемещении заряда из одной точки поля в другую не зависит от формы траектории, а определяется только положением начальной и конечной точек и величиной заряда. Работа сил электростатического поля при перемещении заряда по любой замкнутой траектории равна нулю. Работа электрических сил при малом перемещении заряда q

Потенциальность электростатического поля При перемещении пробного заряда q в электрическом поле электрические силы совершают работу. Работа сил электростатического поля при перемещении заряда из одной точки поля в другую не зависит от формы траектории, а определяется только положением начальной и конечной точек и величиной заряда. Работа электрических сил при малом перемещении заряда q

Потенциальность электростатического поля Силовые поля, работа сил которых при перемещении заряда по любой замкнутой траектории равна нулю, называют потенциальными или консервативными. Потенциальная энергия заряда q, помещенного в любую точку (1) пространства, относительно фиксированной точки (0) равна работе A 10, которую совершит электрическое поле при перемещении заряда q из точки (1) в точку (0): W p1 = A 10 Работа, совершаемая электрическим полем при перемещении точечного заряда q из точки (1) в точку (2), равна разности значений потенциальной энергии в этих точках и не зависит от пути перемещения заряда и от выбора точки (0). A 12 = A 10 + A 02 = A 10 – A 20 = W p1 – W p2

Потенциал электрического поля. Разность потенциалов Физическую величину, равную отношению потенциальной энергии электрического заряда в электростатическом поле к величине этого заряда, называют потенциалом φ электрического поля: Потенциал φ является энергетической характеристикой электростатического поля. В Международной системе единиц (СИ) единицей потенциала является вольт (В): 1 В = 1 Дж / 1 Кл. Работа A 12 по перемещению электрического заряда q из начальной точки (1) в конечную точку (2) равна произведению заряда на разность потенциалов (φ 1 – φ 2 ) начальной и конечной точек: A 12 = q(φ 1 – φ 2 ) Потенциал поля в данной точке пространства равен работе, которую совершают электрические силы при удалении единичного положительного заряда из данной точки в бесконечность.

Потенциал электрического поля. Разность потенциалов Для наглядного представления электрического поля наряду с силовыми линиями используют эквипотенциальные поверхности. Поверхность, во всех точках которой потенциал электрического поля имеет одинаковые значения, называется эквипотенциальной поверхностью или поверхностью равного потенциала. Силовые линии электрического поля всегда перпендикулярны эквипотенциальным поверхностям. Эквипотенциальные поверхности (синие линии) и силовые линии (красные линии) простых электрических полей: точечного заряда; электрического диполя; двух равных положительных зарядов

Проводники в электрическом поле Основная особенность проводников – наличие свободных зарядов (электронов), которые участвуют в тепловом движении и могут перемещаться по всему объему проводника. Типичные проводники – металлы. Электростатическая индукция - перераспределение свободных зарядов в проводнике, внесенном в электрическое поле, в результате чего на поверхности проводника возникают нескомпенсированные положительные и отрицательные заряды. Индукционные заряды создают свое собственное поле которое компенсирует внешнее поле во всем объеме проводника: (внутри проводника). Полное электростатическое поле внутри проводника равно нулю, а потенциалы во всех точках одинаковы и равны потенциалу на поверхности проводника.

Проводники в электрическом поле Все внутренние области проводника, внесенного в электрическое поле, остаются электронейтральными На этом основана электростатическая защита – чувствительные к электрическому полю приборы для исключения влияния поля помещают в металлические ящики Так как поверхность проводника является эквипотенциальной, силовые линии у поверхности должны быть перпендикулярны к ней.

Диэлектрики в электрическом поле В диэлектриках (изоляторах) нет свободных электрических зарядов. Заряженные частицы в нейтральном атоме связаны друг с другом и не могут перемещаться под действием электрического поля по всему объему диэлектрика. Связанные заряды создают электрическое поле которое внутри диэлектрика направлено противоположно вектору напряженности внешнего поля. Этот процесс называется поляризацией диэлектрика. Полное электрическое поле внутри диэлектрика оказывается по модулю меньше внешнего поля Физическая величина, равная отношению модуля напряженности внешнего электрического поля в вакууме к модулю напряженности полного поля в однородном диэлектрике, называется диэлектрической проницаемостью вещества. Ориентационный механизм поляризации полярного диэлектрика. Поляризация неполярного диэлектрика Если в однородном диэлектрике с диэлектрической проницаемостью ε находится точечный заряд Q, то напряженность поля создаваемого этим зарядом в некоторой точке, и потенциал φ в ε раз меньше, чем в вакууме:

Электрическая емкость. Конденсатор Электроемкостью системы из двух проводников называется физическая величина, определяемая как отношение заряда q одного из проводников к разности потенциалов Δφ между ними: В системе СИ единица электроемкости называется фарад (Ф): Конденсатором называется система двух проводников, разделенных слоем диэлектрика, а проводники, составляющие конденсатор, называются обкладками

Электрическая емкость. Конденсатор Поле плоского конденсатора

Электрическая емкость. Конденсатор При последовательном соединении конденсаторов: q 1 = q 2 = q При параллельном соединении конденсаторов: U 1 = U 2 = U q 1 = С 1 U и q 2 = С 2 U q = q 1 + q 2 U = U 1 + U 2

Энергия электрического поля конденсатора Энергия заряженного конденсатора равна работе внешних сил, которую необходимо затратить, чтобы зарядить конденсатор.