Задание скидывать в группу вконтакте
ФИЗИКА, ГРУППА № 26, 29.09.2021 г.
Занятие № 11
Тема: Потенциальная энергия заряженного тела в однородном электростатическом поле. Потенциал электростатического поля и разность потенциалов.
Цель : изучить понятия потенциальная энергия заряженного тела, потенциал и разность потенциалов.
План:
1. Потенциальная энергия заряженного тела.
2. Потенциал электростатического поля.
3. Разность потенциалов.
Теоретический материал для самостоятельного изучения
Потенциальная энергия заряженного тела.
Заряженные тела притягивают или отталкивают друг друга. При перемещении заряженных тел, действующие на них силы совершают работу. Система заряженных тел обладает потенциальной энергией, называемой электростатической или электрической.
С точки зрения теории близкодействия на заряд непосредственно действует электрическое поле, созданное другим зарядом. Найдём потенциальную энергию заряда в однородном электрическом поле.
Однородное поле создают, например, большие параллельные металлические пластины, имеющие заряды противоположного знака. Это поле действует на заряд q с постоянной силой 
Пусть пластины расположены вертикально, левая пластина В заряжена отрицательно, а правая — положительно. Вычислим работу, совершаемую полем при перемещении положительного заряда q из точки 1, находящейся на расстоянии d1 от левой пластины, в точку 2, расположенную на расстоянии d2 от неё. Точки 1 и 2 лежат на одной силовой линии. Электрическое поле при перемещении заряда совершит положительную работу:
|
|
|
А = qE(d1 - d2) = qEΔd.
Работа электростатической силы не зависит от формы траектории точки её приложения, сила является консервативной, и её работа равна изменению потенциальной энергии, взятому с противоположным знаком:
А = -(Wп2 - Wп1) = -ΔWп
ΔWп = Wп2 - Wп1 = -qEd.
Считаем, что в точке 2 потенциальная энергия равна нулю. Тогда потенциальная энергия заряда в однородном электростатическом поле равна:
Wп = qEd,
где d — расстояние от точки 2 до любой точки, находящейся с точкой 2 на одной силовой линии.
Если поле совершает положительную работу (A > 0), то потенциальная энергия заряженного тела при его свободном перемещении в поле в точку 2 уменьшается: ΔWп < 0.
И наоборот, если работа отрицательна (например, при свободном движении положительно заряженной частицы в направлении, противоположном направлению вектора напряжённости поля Е; это движение подобно движению камня, брошенного вверх), то ΔWп > 0.
Потенциал электростатического поля.
Электростатическое поле, осуществляющее взаимодействие между зарядами, также характеризуют двумя величинами. Напряжённость поля — это силовая характеристика. Теперь введём энергетическую характеристику — потенциал.
|
|
|
Работа любого электростатического поля при перемещении в нём заряженного тела из одной точки в другую также не зависит от формы траектории, как и работа однородного поля.
Поле, работа которого по перемещению заряда по замкнутой траектории всегда равна нулю, называют потенциальным.
Потенциальная энергия заряда в электростатическом поле пропорциональна заряду.
Отношение потенциальной энергии к заряду не зависит от помещённого в поле заряда.
Это позволяет ввести новую количественную характеристику поля — потенциал, не зависящую от заряда, помещённого в поле.
Потенциалом точки электростатического поля называют отношение потенциальной энергии заряда, помещённого в данную точку, к этому заряду.
Потенциал равен:
Из этой формулы следует, что потенциал поля неподвижного точечного заряда q в данной точке поля, находящейся на расстоянии r от заряда, равен:
Напряжённость поля Е — векторная величина. Она представляет собой силовую характеристику поля, которая определяет силу, действующую на заряд q в данной точке поля.
|
|
|
А потенциал φ — скаляр, это энергетическая характеристика поля; он определяет потенциальную энергию заряда q в данной точке поля.
Потенциал однородного поля в точке, отстоящей на расстоянии d от неё, также равен:
Разность потенциалов.
Подобно потенциальной энергии, значение потенциала в данной точке зависит от выбора нулевого уровня для отсчёта потенциала, т. е. от выбора точки, потенциал которой принимается равным нулю.
Изменение потенциала не зависит от выбора нулевого уровня отсчёта потенциала.
Так как потенциальная энергия
Wп = φ*q
то работа сил поля равна:
А = - (Wп2 - Wп1) = -q(φ2 - φ1) = q(φ1 - φ2) = qU
Здесь
U = φ1 - φ2
разность потенциалов, т. е. разность значений потенциала в начальной и конечной точках траектории.
Разность потенциалов называют также напряжением.
Разность потенциалов между двумя точками оказывается равной:
Разность потенциалов между двумя точками численно равна единице, если при перемещении заряда в 1 Кл из одной точки в другую электрическое поле совершает работу в 1 Дж. Эту единицу называют вольтом (В): 1 В = 1 Дж/1 Кл.
Основная литература по теме урока:
|
|
|
1) Учебник «Физика 10» Г.Я. Мякишев, Б.Б.Буховцев, М. «Просвещение»
2) интернет ресурсы
Домашнее задание: изучить материал, сделать краткий конспект.
Задание скидывать в группу вконтакте
https://vk.com/club199227565
ФИЗИКА, ГРУППА № 26, 29.09.2021 г.
Занятие № 12
Дата добавления: 2021-11-30; просмотров: 20; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!