ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ ЗАРЯЖЕННОГО ТЕЛА В ОДНОРОДНОМ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОМ ПОЛЕ

Потенциал. Разность потенциалов. Напряжение

РАБОТА ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ ПО ПЕРЕМЕЩЕНИЮ ЗАРЯДА

Электростатическое поле - эл. поле неподвижного заряда.
Fкл , действующая на заряд, перемещает его, совершая работу.
В однородном электрическом поле Fкл = qE - постоянная величина

Работа поля (Кл. силы)не зависитот формы траектории и на замкнутой траектории = нулю.

ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ ЗАРЯЖЕННОГО ТЕЛА В ОДНОРОДНОМ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОМ ПОЛЕ

Работа поля = изменению П.Э заряда, взятой с противоположным знаком

потенциальная энергия заряда в однородном электростатическом поле

Если поле совершает положительную работу ( вдоль силовых линий ), то потенциальная энергия
заряда уменьшается (но согласно закону сохранения энергии увеличивается кинетическая энергия ) и наоборот.


ПОТЕНЦИАЛ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ

-энергетическая характеристика эл. поля.
- равен отношению потенциальной энергии заряда в поле к этому заряду.
- скалярная величина, определяющая потенциальную энергию заряда в любой точке эл. поля.

 

Величина потенциала считается относительно выбранного нулевого уровня.


РАЗНОСТЬ ПОТЕНЦИАЛОВ ( или НАПРЯЖЕНИЕ )

- это разность потенциалов в начальной и конечной точках траектории заряда.


Напряжение между двумя точками ( U ) равно разности потенциалов этих точек и равно работе поля по перемещению единичного положительного заряда.


СВЯЗЬ МЕЖДУ НАПРЯЖЕННОСТЬЮ ПОЛЯ И РАЗНОСТЬЮ ПОТЕНЦИАЛОВ


Чем меньше меняется потенциал на отрезке пути, тем меньше напряженность поля.
Напряженность эл. поля направлена в сторону уменьшения потенциала.


ЭКВИПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ ПОВЕРХНОСТИ

- поверхности, все точки которых имеют одинаковый потенциал

для однородного поля - это плоскость

.для поля точечного заряда - это концентрические сферы

Эквипотенциальная поверхность имеетсяу любого проводникав электростатическом поле, т.к. силовые линии перпендикулярны поверхности проводника.
Все точки внутри проводника имеют одинаковый потенциал ( =0).
Напряженность внутри проводника = 0, значит и разность потенциалов внутри = 0.

 

1. В двух противоположных вершинах квадрата со стороной 30 см находятся заряды 200 нКл каждый. Найдите потенциал (в кВ) в двух других вершинах квадрата. [12]

2. По поверхности сферы радиусом 30 см распределен заряд 4 нКл. Чему равен потенциал в центре сферы? [120]

3. Определить разность потенциалов между точками, отстоящими от заряда 4 нКл на расстояниях 16 и 20 см. [45]

4. В двух вершинах равностороннего треугольника со стороной 30 см находятся заряды 50 нКл каждый. Найдите потенциал (в кВ) в третьей вершине. [3]

5. В вершинах равнобедренного прямоугольного треугольника находятся точечные заряды 1, 2 и 3 нКл. Чему равен потенциал в середине гипотенузы, если ее длина 20 см? [540]

6. В трех вершинах правильного тетраэдра с ребром 30 см находятся точечные заряды 3, 5 и −2 нКл. Найдите потенциал в четвертой вершине. [180]

7. В трех вершинах правильного шестиугольника со стороной 27 см находятся заряды 1 нКл, а в трех других − заряды 2 нКл. Найдите потенциал в центре шестиугольника. [300]

8. По тонкому кольцу радиусом 6 см распределен заряд 4 нКл. Найдите потенциал поля кольца в точке, лежащей на оси кольца на расстоянии 8 см от его центра. [360]

9. В центре сферы, несущей равномерно распределенный положительный заряд 10 нКл, находится маленький шарик с отрицательным зарядом −5 нКл. Найдите потенциал электрического поля в точке, находящейся вне сферы на расстоянии 9 м от ее центра. [5]

10. Найдите потенциал проводящего шара радиусом 0,1 м, если на расстоянии 10 м от его поверхности потенциал равен 20 В. [2020]

11. Полый шар равномерно заряжен электричеством. В центре шара потенциал равен 120 В, а в точке на расстоянии 36 см от центра потенциал равен 20 В. Каков радиус шара? [0,06]

12. N заряженных одинаковых шаровых капель слились в одну большую, потенциал которой φo. Определить потенциал каждой капельки до слияния. [φoN−2/3]

13. Тысяча одинаковых шарообразных капелек ртути заряжена до одинакового потенциала 0,01 В. Определите потенциал большой шарообразной капли, получившейся в результате слияния малых капель. [1]

14. В точке A потенциал поля точечного заряда 15 B, а в точке C, лежащей на прямой соединяющей заряд и точку A со стороны точки A, потенциал равен 9 В. Найти потенциал в точке O лежащей посередине между точками А и С. [7,5]

 

15. Какую работу (в мкДж) совершает электростатическое поле при перемещении заряда 2 нКл из одной точки поля в другую, если разность потенциалов между ними равна 500 В? [1]

16. Какая работа совершается при переносе заряда 8 мкКл из точки поля с потенциалом 20 В в другую точку с потенциалом 12 В? В ответе укажите абсолютную величину работы в мкДж. [64]

17. Два заряда по 1 мкКл каждый находятся на расстоянии 50 см друг от друга. Какую работу нужно совершить, чтобы сблизить заряды до 5 см? [0,16]

18. Заряды 0,15 мкКл и 3 нКл находятся на расстоянии 10 см друг от друга. Какую работу совершат силы поля, если второй заряд, отталкиваясь от первого, удалится от него на расстояние 10 м? [40 мк]

19. При переносе точечного заряда 10 нКл из бесконечности в точку, находящуюся на расстоянии 20 см от поверхности равномерно заряженного шара, необходимо совершить работу 0,5 мкДж. Радиус шара 4 см. Найдите потенциал на поверхности шара. [300]