Связь между электрическим потенциалом и полем

Физика > Связь между электрическим потенциалом и полем

Рассмотрите электрический потенциал поля. Узнайте, что такое электрический потенциал и электрическое поле, формула и уравнения связи, коэффициент Кулона.

Электрический потенциал выступает свойством поля и характеризует его действия.

Задача обучения

• Выяснить, что связывает электрический потенциал и поле.

Основные пункты

• Электрическое поле выступает мерой силы на единицу заряда, а электрический потенциал – мерой энергии на единицу заряда.
• В случае с однородным полем формула для связи: E = -Δφ/d.
• Потенциал – свойство поля, описывающее его влияние на объект.

Термины

• Электрический потенциал – потенциальная энергия на единицу заряда в точке статического электрического поля.
• Электрическое поле – участок вокруг заряженной частички или между двумя напряжениями.

Связь электрического потенциала и поля напоминает ситуацию с гравитационным потенциалом, который выступает свойством поля и характеризует его влияние на тело.

Электрическое поле напоминает любое векторное, так как отображает силу, базирующуюся на стимуле и обладает единицей силы. В электрическом поле стимулом выступает заряд, а единица – НC^-1. То есть, электрическое поле стоит воспринимать как меру силы на единицу заряда.

Электрический потенциал в точке – фактор потенциальной энергии любой частички с зарядом. Единица – ДжC^-1. То есть, мы снова говорим о мере, но уже энергии на единицу заряда.

Электрический потенциал и заряд обладают тесной связью и общим коэффициентом обратных кулонов (С^-1), а сила и энергия отличаются только дистанцией.

Поэтому для однородного поля связь:

Е = -Δφ/d.

Коэффициент -1 появляется из-за того, что положительные заряды отталкиваются. Указанная выше формула – алгебраическая и в более чистом смысле не предполагает однородности поля, а электрическое – градиент электрического потенциала в направлении х:

Это можно вывести из основных принципов. Учитывая, что ΔP = W и применив закон сохранения энергии, заменяем ΔP и W другими членами. ΔP можно сменить как произведение заряда (q) и дифференциала потенциала (dV), а W – произведение q электрического поля (E) и дифференциала дистанции в направлении x (dx):

qdV = -qE_xdx.

Разделение обеих сторон уравнения на q создает предыдущее уравнение.

---