Поле, потенциал

Пространство вокруг каждого заряженного тела, где проявляются силы взаимодействия между этим телом и другими заряженными телами, называется электрическим полем. Поскольку действием сил поля может быть совершена механическая работа, говорят, что поле обладает энергией, или потенциалом. Существование поля вокруг заряженных тел условно обозначают силовыми линиями, направление которых указывает путь движения внесенного в поле постороннего электрического заряда, а густота расположения определяет силу взаимодействия поля с единицей заряда.

Считается, что силовые линии исходят из положительно заряженных тел и входят в тела, заряженные отрицательно. При этом между указанными телами возникают силы притяжения. Поле может быть равномерным и неравномерным.

У заряженного шара, например, образуется радиальное поле, причем по мере удаления от шара потенциал поля убывает пропорционально квадрату расстояния от центра шара, что справедливо для всех расстояний, превышающих радиус самого шара. Самый высокий потенциал наблюдается непосредственно на поверхности шара. Электрическое поле внутри шара равно нулю даже в том случае, если он полый. Между двумя точками, находящимися на разных расстояниях от заряженного шара, всегда существует разность потенциалов, или напряжение.

Потенциалы и напряжения измеряются в одних и тех же единицах — вольтах (в), точно так же, как длины и разности длин могут быть измерены в одних и тех же единицах, например в метрах. Высокие напряжения и потенциалы измеряются в киловольтах (кв), малые и очень малые — в милливольтах (мв) и микровольтах (мкв). Единицей измерения электрических зарядов является кулон (к), образуемый суммой зарядов 6,25х1018 электронов, масса которых равна 5,7 • 109 г. Кулон — очень большой заряд, и те заряды, которые используются для демонстрации электрических явлений, составляют обычно лишь ничтожно малые доли кулона. Вот почему избыток или нехватка электронов в заряженных телах практически совершенно не влияют на их массу и вес, несмотря на то, что электроны материальны.

Единица потенциала 1 в определяется через кулон и единицу работы джоуль (дж) — следующим образом:

Поле, потенциал

Здесь выражено, что напряжение между двумя точками электрического поля равно 1 в, если для перемещения заряда в 1 к из одной точки в другую нужно совершить работу в 1 дж.

 

Смотрите также