Потенциалы и заряженные проводники

Физика > Потенциалы и заряженные проводники

 

Узнайте, чему равен потенциал заряженного проводника. Изучите формулу электрического потенциала, состояние электрического поля, потенциал на концах проводника.

В заряженном проводнике электрический потенциал приравнивается к нулю. Но за его пределами может рассчитываться по ненулевому значению.

Задача обучения

• Выявить электрический потенциал внутри и снаружи заряженного проводника.

Основные пункты

• Формула для электрического потенциала: 
• Электрическое поле постоянно = 0 для любого участка в заряженном проводнике, поэтому нельзя, чтобы разность потенциалов обладала отличным от 0 значением.
• Если точки расположены вне проводника, то потенциал отличается от нуля.

Термины

• Электрический потенциал – потенциальная энергия на единицу заряда в точке статического электрического поля.
• Работа – мера энергии, которую тратят на смещение объекта.
• Электрическое поле – участок пространства вокруг заряженной частички или между двумя напряжениями.

В момент подзарядки проводника, заряд распределяется по поверхности, пока не сформируется электростатическое равновесие. То есть, поверхность становится эквипотенциальной.

Все точки внутри заряженного проводника оказываются в электрическом поле, приравниваемом к нулю. Дело в том, что полевые линии зарядов на поверхности оказываются противоположными друг другу. Но, даже при нулевом значении электрического поля, энергетический потенциал способен отличаться. И это можно доказать, если объединить электрическое поле и потенциал.

Отталкивающие силы в более изогнутой поверхности справа стараются вырваться наружу, а не вдоль поверхности

Работа отображает разницу конечной и стартовой потенциальной энергии. Эту разницу можно объединить с точечным произведением силы на каждой бесконечно малой дистанции:

Это формула для работы, где вместо W поставили ΔU. Далее можно утверждать, что:

Делим обе части на составляющую q и упрощаем:

В итоге, выходим на:

Становится понятным, что при электрическом поле = 0 для любого места в заряженном проводнике, разность потенциалов достигает того же значения.

Но точки вне проводника отличаются по потенциалу электрического поля от 0 и их можно вычислить по тому же уравнению.

---