Что значит положительный потенциал

III. Основы электродинамики

Тестирование онлайн

Работа электростатического поля

Рассмотрим ситуацию: заряд q₀ попадает в электростатическое поле. Это электростатическое поле тоже создается каким-то заряженным телом или системой тел, но нас это не интересует. На заряд q₀ со стороны поля действует сила, которая может совершать работу и перемещать этот заряд в поле.

Работа электростатического поля не зависит от траектории. Работа поля при перемещении заряда по замкнутой траектории равна нулю. По этой причине силы электростатического поля называются консервативными, а само поле называется потенциальным.

Потенциал

Система «заряд — электростатическое поле» или «заряд — заряд» обладает потенциальной энергией, подобно тому, как система «гравитационное поле — тело» обладает потенциальной энергией.

Физическая скалярная величина, характеризующая энергетическое состояние поля называется потенциалом данной точки поля. В поле помещается заряд q, он обладает потенциальной энергией W. Потенциал — это характеристика электростатического поля.

Вспомним потенциальную энергию в механике. Потенциальная энергия равна нулю, когда тело находится на земле. А когда тело поднимают на некоторую высоту, то говорят, что тело обладает потенциальной энергией.

Касательно потенциальной энергии в электричестве, то здесь нет нулевого уровня потенциальной энергии. Его выбирают произвольно. Поэтому потенциал является относительной физической величиной.

В механике тела стремятся занять положение с наименьшей потенциальной энергией. В электричестве же под действием сил поля положительно заряженное тело стремится переместится из точки с более высоким потенциалом в точку с более низким потенциалом, а отрицательно заряженное тело — наоборот.

Потенциальная энергия поля — это работа, которую выполняет электростатическая сила при перемещении заряда из данной точки поля в точку с нулевым потенциалом.

Рассмотрим частный случай, когда электростатическое поле создается электрическим зарядом Q. Для исследования потенциала такого поля нет необходимости в него вносить заряд q. Можно высчитать потенциал любой точки такого поля, находящейся на расстоянии r от заряда Q.

Диэлектрическая проницаемость среды имеет известное значение (табличное), характеризует среду, в которой существует поле. Для воздуха она равна единице.

Разность потенциалов

Работа поля по перемещению заряда из одной точки в другую, называется разностью потенциалов

Эту формулу можно представить в ином виде

Эквипотенциальная поверхность (линия) — поверхность равного потенциала. Работа по перемещению заряда вдоль эквипотенциальной поверхности равна нулю.

Напряжение

Разность потенциалов называют еще электрическим напряжением при условии, что сторонние силы не действуют или их действием можно пренебречь.

Напряжение между двумя точками в однородном электрическом поле, расположенными по одной линии напряженности, равно произведению модуля вектора напряженности поля на расстояние между этими точками.

От величины напряжения зависит ток в цепи и энергия заряженной частицы.

Принцип суперпозиции

Потенциал поля, созданного несколькими зарядами, равен алгебраической (с учетом знака потенциала) сумме потенциалов полей каждого поля в отдельности

Как определить знак потенциала

При решении задач возникает много путаницы при определении знака потенциала, разности потенциалов, работы.

На рисунке изображены линии напряженности. В какой точке поля потенциал больше?

Верный ответ — точка 1. Вспомним, что линии напряженности начинаются на положительном заряде, а значит положительный заряд находится слева, следовательно максимальным потенциалом обладает крайняя левая точка.

Если происходит исследование поля, которое создается отрицательным зарядом, то потенциал поля вблизи заряда имеет отрицательное значение, в этом легко убедиться, если в формулу подставить заряд со знаком «минус». Чем дальше от отрицательного заряда, тем потенциал поля больше.

Если происходит перемещение положительного заряда вдоль линий напряженности, то разность потенциалов и работа являются положительными. Если вдоль линий напряженности происходит перемещение отрицательного заряда, то разность потенциалов имеет знак «+», работа имеет знак «-«.

Порассуждайте самостоятельно отрицательные или положительные значения будут принимать работа и разность потенциалов, если заряд перемещать в обратном направлении относительно линий напряженности.

Зависимость напряженности и потенциала от расстояния

Потенциал поля, созданного равномерно заряженной сферой радиусом R и зарядом q на расстоянии r от центра сферы, равен

Напряжение в природе

Напряжение в клетках сетчатки глаза при попадания в них света около 0,01 В.
Напряжение в телефонных сетях может достигать 60 В.
Электрический угорь способен создавать напряжение до 650 В.

Энергия взаимодействия зарядов*

Из определения потенциала следует, что потенциальная энергия электростатического взаимодействия двух зарядов q₁ и q₂, находящихся на расстоянии r друг от друга, численно равна работе, которая совершается при перемещении точечного заряда q₂ из бесконечности в данную точку поля, созданного зарядом q₁

Аналогично Тогда энергия взаимодействия двух точечных зарядов

Источник

положительный потенциал

Большой англо-русский и русско-английский словарь . 2001 .

Смотреть что такое «положительный потенциал» в других словарях:

ПОТЕНЦИАЛ — ПОТЕНЦИАЛ. Количество любого вида энергии может быть выражено произведением двух различных величин, из к рых одна характеризует «уровень энергии», определяет направле ние, в к ром должен совершаться ее переход; так напр. тяжелое тело… … Большая медицинская энциклопедия

Потенциал действия — Потенциал действия волна возбуждения, перемещающаяся по мембране живой клетки в процессе передачи нервного сигнала. По сути своей представляет электрический разряд быстрое кратковременное изменение потенциала на небольшом участке… … Википедия

ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ — редокс потенциал, сродство к электронам; разность потенциалов, измеряемая на платиновом и каломельном электродах в водном горизонте или в почвенном растворе. Характеристика окислительно восстановительного потенциала (Eh) дается обычно в… … Экологический словарь

Благородный потенциал — Noble potential Благородный потенциал. Потенциал более катодный (положительный) по отношению к стандартному водородному потенциалу. (Источник: «Металлы и сплавы. Справочник.» Под редакцией Ю.П. Солнцева; НПО Профессионал , НПО Мир и семья ; Санкт … Словарь металлургических терминов

БИОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ — БИОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ, изменение электрического потенциала, происходящее между внешней и внутренней сторонами нервного или мускульного волокна, когда они стимулируются посредством передачи нервного импульса. В состоянии покоя волокно имеет… … Научно-технический энциклопедический словарь

следовой потенциал положительный — (син. гиперполяризация следовая) С. п. в форме повышения мембранного потенциала относительно уровня потенциала покоя … Большой медицинский словарь

ГОСТ 5272-68: Коррозия металлов. Термины — Терминология ГОСТ 5272 68: Коррозия металлов. Термины оригинал документа: 115. Адсорбционный слой Слой, возникающий на металле в результате адсорбции атомов или молекул окружающей среды и затрудняющий протекание процесса коррозии Определения… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫЕ И ГАЗОРАЗРЯДНЫЕ ПРИБОРЫ — электронные лампы, используемые для генерации, усиления или стабилизации электрических сигналов. Электронная лампа представляет собой, по существу, герметичную ампулу, в вакууме или газовой среде которой движутся электроны. Ампулу обычно… … Энциклопедия Кольера

snip-id-5429: Руководство по проектированию и защите от коррозии подземных металлических сооружений связи — Терминология snip id 5429: Руководство по проектированию и защите от коррозии подземных металлических сооружений связи: Анодная зона участок подземного металлического сооружения, на котором это сооружение имеет положительный электрический… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Руководство по проектированию и защите от коррозии подземных металлических сооружений связи — Терминология Руководство по проектированию и защите от коррозии подземных металлических сооружений связи: Анодная зона участок подземного металлического сооружения, на котором это сооружение имеет положительный электрический потенциал по… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Протектор — металл, применяемый для электрохимической защиты и имеющий более отрицательный или более положительный потенциал, чем у защищаемого металла. Источник: snip id 5429: Руководство по проектированию и защите от коррозии подземных металлических… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Источник

Что значит положительный потенциал

Работа сил электростатического поля

Потенциал электростатического поля

Разность потенциалов и напряженность поля

Эквипотенциальные поверхности

Принцип суперпозиции для потенциала

1.4.1. Работа сил электростатического поля

Точечный заряд q ₀ перемещается в поле заряда q вдоль произвольной траектории. Работа при перемещении заряда q ₀ из точки 1 в точку 2 (рис. 1.14):

(1.14)

Полученный результат означает, что работа в электростатическом поле не зависит от траектории движения заряда, а определяется только положениями начальной 1 и конечной 2 точек. Следовательно, электростатическое поле точечного заряда является потенциальным, а электростатические силы – консервативными. Тоже и для поля любой системы неподвижных зарядов.

Рис. 1.14. Работа в электрическом поле

Работа перемещения заряда во внешнем электростатическом поле по любому замкнутому контуру L, согласно (1.14)

Работа консервативных сил совершается за счет убыли потенциальной энергии, поэтому работу по перемещению заряда в электрическом поле можно представить в виде разности значений потенциальной энергии, которой обладает заряд q₀ в точке 1 и 2 поля заряда q:

1.4.2. Потенциал электростатического поля

Потенциальная энергия заряда q 0 , находящегося в поле заряда q на расстоянии r от него, равна Значение С выбирается таким образом, чтобы при удалении заряда на бесконечность потенциальная энергия была бы равна нулю. Из (1.17) следует, что разные по величине пробные заряды будут обладать в одной и той же точке поля различной энергией, однако отношение Wp/qпр будет для всех зарядов одним и тем же, поэтому данную величину удобно использовать для описания поля в данной точке. Потенциал – это величина, численно равная потенциальной энергии единичного положительного заряда в данной точке поля: Потенциал j определяется с точностью до произвольной аддитивной постоянной, значение которой определяется разностью потенциалов в соседних точках поля. Подставив в (1.18) значение W p из (1.17), получим для потенциала точечного заряда выражение: где r – расстояние от данной точки до заряда q , создающего поле. Из формул (1.14) и (1.19) следует, что работа сил электростатического поля при перемещении точечного заряда q0 из точки 1 в точку 2 : , где ( j 1 – j 2 ) – разность потенциалов двух точек 1 и 2 электростатического поля. Из (1.20) следует, что разность потенциалов – это работа, совершаемая силами поля, при перемещении единичного положительного заряда из точки 1 в точку 2. Согласно (1.20), работа, которую надо совершить, чтобы перенести пробный заряд из точки 1 в бесконечность ( ¥ ): Потенциал – физическая величина, численно равная работе, которую совершают силы поля над единичным положительным зарядом при удалении его из данной точки в бесконечность. Единица измерения в СИ: 1 В = 1 Дж/Кл. Внесистемная единица энергии – электронвольт (эВ). Электронвольт – это энергия, которую приобретает частица с зарядом, равным заряду электрона е = 1,60·10 –19 Кл, пробегая в вакууме разность потенциалов 1 В, т.е. 1 эВ = 1,60·10 –19 Дж. В электронвольтах обычно выражают энергию различных элементарных частиц. Работа сил электростатического поля при перемещении точечного заряда q 0 из точки 1 в точку 2 может быть записана также в виде Приравняв (1.20) и (1.22), получим . где интегрирование можно производить вдоль любой линии, соединяющей начальную и конечную точки. 1.4.3. Разность потенциалов и напряженность поля Рис. 1.15. К соотношению между разностью потенциалов и напряженностью поля Если известно распределение потенциала, т.е. его значение в каждой точке поля, то можно найти и напряженность этого поля в каждой точке. Пусть пробный заряд перемещается силами поля из точки 1 в точку 2 вдоль прямолинейного отрезка (рис. 1.15). Если 1 и 2 – бесконечно близкие точки, то с огласно (1.23): , т.е. проекция вектора напряженности на направление перемещения равна со знаком минус производной потенциала по данному направлению. Из (1.24), в частности, Вектор : или grad – это вектор, показывающий направление наибольшего роста скалярной функции; , , – единичные векторы координатных осей x, y, z. Знак минус показывает, что вектор направлен в сторону убывания потенциала. 1.4.4. Эквипотенциальные поверхности Поверхности, во всех точках которых потенциал j имеет одно и то же значение, называют эквипотенциальными. Используются для графического изображения распределения потенциала. Эквипотенциальные поверхности строят так, чтобы разности потенциалов между любыми двумя соседними поверхностями были одинаковы. Градиент потенциала направлен перпендикулярно этой поверхности в сторону возрастания потенциала. Вектор напряженности электрического поля перпендикулярен в каждой точке эквипотенциальной поверхности и направлен в сторону убывания потенциала. На рис. 1.16 показаны картины электрических полей: пунктиром – линии вектора напряженности, сплошными линиями – эквипотенциали. 1.4.5. Принцип суперпозиции для потенциала Если электрическое поле создается системой неподвижных точечных зарядов q1, q2, … , то согласно принципу наложения электрических полей, результирующее поле равно сумме полей, создаваемых отдельными зарядами. Поэтому и потенциал этого поля равен сумме потенциалов, создаваемых отдельными зарядами. Покажем это. Рис. 1.16. Эквипотенциальные линии (сплошные) и линии напряженности (пунктир) различных полей. Следовательно, потенциал системы неподвижных точечных зарядов равен сумме потенциалов, создаваемых отдельными зарядами: где j – потенциал результирующего поля в рассматриваемой точке относительно бесконечности, ri – расстояние от точечного заряда qi до интересующей точки поля. Если заряды, образующие систему распределены непрерывно по всему объему тела, то , где r – объемная плотность заряда, r – расстояние от рассматриваемой точки поля до dV . Интегрирование производится по всему объему V . Если заряды расположены только на поверхности тела, то , где s – поверхностная плотность заряда; dS – элемент поверхности тела, r – расстояние от рассматриваемой точки поля до dS . Интегрирование производится по всей поверхности S . Источник Читайте также:  С горящими глазами что значит Оцените статью Вам также может понравиться Бухгалтерские термины и определения ПРОЦЕДУРЫ ОТКЛЮЧЕНИЯ Процессы, обеспечивающие изоляцию Происхождение слова «вокзал» О том, что представляют собой современные вокзалы Этимология слова «сланцы» Сланцы — летняя открытая обувь, особенно популярная Правообладателям Политика конфиденциальности Контакты ,