Работа электрического поля 10 класс Аналогия с

Работа электрического поля 10 класс

Аналогия с работой силы тяжести Заряд q перемещается в электрическом поле Тело массы m перемещается в поле силы тяжести + F = q. E d 1 F = mg h 1 + d 2 ----- Wp = q. Ed Aэл. поля = -ΔWp h 2 A = FScos(0) = mg(h 1 – h 2) Wp = mgh = -(mgh 2 – mgh 1) = - ΔEp Aтяж = -ΔWp

Работа электростатического поля + + + + d 1 + + F S d 2 - Из рисунка находим: в Поместим заряд +q электрическое d 2 S = d 1 – поле. Под действием поля Во время движения на заряд переместится по действует сила направлению силовых F =q. E, которая линий. совершает работу: A = FScos(0°) = q. E(d 1 – d 2) = -(q. Ed 2 – q. Ed 1) = - ΔWp Wp = q. Ed

Аналогия с работой силы тяжести Заряд q перемещается в электрическом поле Тело массы m перемещается в поле силы тяжести + F = q. E d 1 F = mg h 1 + d 2 ----- Wp = q. Ed Aэл. поля = -ΔWp h 2 A = FScos(0) = mg(h 1 – h 2) Wp = mgh = -(mgh 2 – mgh 1) = - ΔEp Aтяж = -ΔWp

Знак потенциальной энергии m>0 h>0 Wp = mgh > 0 h « 0» высоты h m>0 h<0 Wp = mgh < 0 Знак потенциальной энергии зависит только от знака высоты (от выбора « 0» уровня)

Знак потенциальной энергии Пример 1 3 2 + + F = q. E + - - - d « 0» уровень d Wp = -|q. Ed| < 0 +|q. Ed| > 0 « 0» уровень Знак энергии заряда, находящегося в электрическом поле, зависит: от направления поля, знака заряда и выбора « 0» уровня

Знак потенциальной энергии равен знаку работы электрического поля при перемещении заряда на « 0» уровень. A = -ΔWp = - (Wp 2 – Wp 1) = - (0 – Wp 1) = Wp 1 Пример 1 + F = q. E A = FScos(0°) > 0 S Wp = +|q. Ed| « 0» уровень

Знак потенциальной энергии Второе правило: Знак потенциальной энергии равен знаку Если сила, действующая на заряд, работы электрического поля при направлена на « 0» уровень, уровень перемещении заряда на « 0» то Wp > 0 A = -ΔWp = - (Wp 2 – Wp 1) = - (0 – Wp 1) = Wp 1 Пример 2 + S « 0» уровень F = q. E Для = FScos(180°)на 0 A перемещения < « 0» уровень необходимо на заряд подействовать внешней силой Wp = -|q. Ed| (на рисунке не указана).

Работа при перемещении по разным траекториям Работа электрического поля A 3 = FS 3 cos(0°)= FF*CB*cos(0°) = *BC 2 1 2 cos(90°) AB*cos(α) = F = 0 1 cos(α) ==*F*AC*cos(90°)F*BC не зависит от траектории. A S 2 C + F α A 1 = F*BC A 2= 0 A 3 = F*BC S 1 S 3 α B A 2+ A 3 = A 1

Работа электрического поля не зависит от траектории A 12 = -ΔW 12 = - (W 2 – W 1) 1 II + F I 2 Энергии заряда W 1 и W 2 не зависят от траектории. Следовательно, при перемещении заряда по траекториям I и II работа одинакова.

Работа при перемещении по замкнутой траектории При перемещении заряда по замкнутой линии A 1 = FS 1 cos(α) = F*F*CA*cos(90°)*BC= - F*BC *BC* 3 2 3 cos(90°) = AB*cos(α) = F = 2 cos(180°) = Fполя cos(180°)0 работа электрического равна нулю. A + F α S 3 C A 1 = F*BC S 1 + F S 2 α + F B A 2 = - F*BC A 3= 0 A 123= 0

Потенциал электрического поля На заряд, находящийся в электрическом поле, действует сила F Если удалить заряд, то в точке «останется» напряженность 1 + q F 1 E Напряженность – силовая характеристика электрического поля

Потенциал электрического поля Заряд, находящийся в электрическом поле, Потенциал – энергетическая характеристика электрического поля обладает потенциальной энергией. « 0» уровень d 1 1 ? q + φ1 F 1 Если «осталось» в точке? Что удалить заряд, то в точке «остался» Wp = |q. Ed| потенциал

Напряженность и напряжение Переместим заряд из точки 1 в точку 2 φ1 F q φ2 + 1 Δd 2 Работа электрического поля: A = FS= q. EΔd A = - (Wp 2 – Wp 1) = Wp 2 – Wp 1 = qφ1; Wp 2 = qφ2 A = q. EΔd = q(φ1 – φ2) = q. U U = φ1 – φ2 - разность потенциалов или напряжение

Энергия и потенциал точечного заряда F – изменяется, следовательно, разобьем Переместим заряд q из точки a в точку b путь на небольшие участки ΔSi Работа электрического поля: A = F 1ΔS 1 + F 2ΔS 2 + … + q ΔSFΔS 2 ΔS 3… 1 S + Q φa a + φb Fb

Заряды и массы. Аналогия. Взаимодействие зарядов q 1 + F F - q 2 r q 2 < 0 → Wp < 0 Взаимодействие масс m 1 F F r m 2

Эквипотенциальные поверхности При перемещении заряда перпендикулярно силовым Поверхность, все точки которой имеют равный линиям электрического поля A = q(φ1 – φ2) = 0, потенциал, называется эквипотенциальной следовательно, φ1 = φ2 Однородное поле Поле точечного заряда + + Q +