Презентация к уроку Потенциальная энергия заряженного тела в однородном электростатическом поле.Потенциал. Разность потенциалов

Потенциал электростатического поля

Потенциальное поле

• Работа поля при перемещении тела из одной точки в другую не зависит от формы траектории
• Работа поля при перемещении тела на замкнутой траектории равна нулю

• Любое электростатическое поле потенциально;
• Только для однородного электростатического поля применима формула W p = qEd

W p1 = q 1 Ed

Потенциалом электростатического поля называют отношение потенциальной энергии заряда

в поле к этому заряду

W p2 = q 2 Ed

W p q

, значит

W p / q = const

͠͠

W p3 = q 3 Ed

W pn = q n Ed

W p

φ =

q

Единица потенциала в СИ: 1[φ]=1B

Потенциал – энергетическая характеристика поля

Разность потенциалов

Значение потенциала в данной точке зависит от выбора нулевого уровня для отсчета потенциала

Изменение же потенциала от выбора нулевого уровня отсчета потенциала не зависит.

W p = q φ

Α = – (W p2 – W p1 ) = – q ( φ 2 – φ 1 ) = q ( φ 1 – φ 2 ) = qU

где U = φ 1 – φ 2 - разность потенциалов, т. е. разность значений

потенциала в начальной и конечной точках траектории

U = φ 1 – φ 2 = Α /q

Разность потенциалов ( напряжение) между двумя точками равна отношению работы поля при перемещении заряда из начальной точки в конечную к этому заряду.

Единица разности потенциалов в СИ: 1[U] = 1Дж/ Кл = 1 В

0 , то φ 1 φ 2 = ! ! ! напряженность электрического поля направлена в сторону убывания потенциала U - разность потенциалов между точками 1 и 2; Δd – вектор перемещения, совпадающий по направлению с вектором Е Единица напряженности в СИ: 1[E]=1B/м " width="640"

Связь между напряженностью электростатического поля и напряжением

Е

A = qE Δd

1

2

U = E Δd

Δ d

Α = q ( φ 1 – φ 2 ) = qU

Е = U / Δd

Т.к. Α = q ( φ 1 – φ 2 ) 0 , то φ 1 φ 2 =

! ! !

напряженность электрического поля направлена

в сторону убывания потенциала

U - разность потенциалов

между точками 1 и 2;

Δd – вектор перемещения, совпадающий по направлению с вектором Е

Единица напряженности в СИ:

1[E]=1B/м

все точки этой такой поверхности имеют один и тот же потенциал. Е Е Δ d + Δ d Эквипотенциальные – поверхности равного потенциала для однородного поля – плоскости для поля точечного заряда – концентрические сферы поверхность любого проводника в электростатическом поле " width="640"

Эквипотенциальные поверхности

Если провести поверхность, перпендикулярную в каждой точке силовым линиям, то при перемещении заряда вдоль этой поверхности электрическое поле не совершает работы, = все точки этой такой поверхности имеют один и тот же потенциал.

Е

Е

Δ d

+

Δ d

Эквипотенциальные – поверхности равного потенциала

• для однородного поля – плоскости
• для поля точечного заряда – концентрические сферы
• поверхность любого проводника в электростатическом поле

Примеры эквипотенциальных поверхностей

φ 3

φ 2

φ 4

φ 1

φ 3

Е

φ 2

Е

φ 1

+

φ 4 3 2 1

φ 3 2 1

0 переместили по замкнутому контуру АВСD в поле точечного заряда q 2 0 . На каких участках работа поля по перемещению заряда была: положительной? отрицательной? равной нулю? Как изменялась потенциальная энергия системы ? Чему равна полная работа по перемещению заряда ? В А D С 2. Потенциал электростатического поля возрастает в направлении снизу вверх. Куда направлен вектор напряженности поля? Ответ пояснить. 3. Сравните работы по перемещению заряда q по каждой из линий напряженности электрического поля. - + 4. Известно, что все точки внутри проводника имеют один и тот же потенциал . Докажите это. " width="640"

Поразмыслим

1. Электрический заряд q 1 0 переместили

по замкнутому контуру АВСD в поле точечного заряда q 2 0 . На каких участках работа поля по перемещению заряда была: положительной? отрицательной? равной нулю?

Как изменялась потенциальная энергия системы ?

Чему равна полная работа по перемещению заряда ?

В

А

D

С

2. Потенциал электростатического поля возрастает в направлении снизу вверх. Куда направлен вектор напряженности поля? Ответ пояснить.

3. Сравните работы по перемещению заряда q по каждой из линий напряженности электрического поля.

-

+

4. Известно, что все точки внутри проводника имеют один и тот же потенциал . Докажите это.

Решите и запишите

• Какую работу совершает электрическое поле при перемещении заряда

2 нКл из точки с потенциалом 20 В в точку с потенциалом 200 В?

Дано:

q = 2нКл = 2 х 10 -9 Кл

φ 1 = 20 B

φ 2 = 200 B

___________________________

А - ?

Решение:

Α = q ( φ 1 – φ 2 ) = 2 х 10 -9 Кл (20 В – 200 В ) =

= – 0,36 мкДж.

Ответ: А = 0,36 мкДж.

2. Поле образовано зарядом 17 нКл. Какую работу надо совершить, чтобы одноименный заряд 4 нКл перенести из точки, удаленной от первого заряда на 0,5 м в точку, удаленную от него на 0,05 м?

Дано:

q 1 = 17нКл = 17 х 10 -9 Кл

d 1 = 0,5 м; d 2 = 0,05 м;

q 2 = 4 нКл = 4 х 10 -9 Кл

А - ?

Решение:

A = q 2 Ed 2 – q 2 Ed 1 = kq 2 q 1 ( 1/d 2 – 1/d 1 ) =

= 11 мкДж

Ответ: А = 11 мкДж.

Литература и интернет – ресурсы

• Мякишев Г.Я. Физика: учебник для 10 класса общеобразовательных учреждений / Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н. Сотский. – М. : Просвещение, 2009 г.

• Кирик Л.А. , Генденштейн Л.Э., Гельфгат И.М. Задачи по физике для

профильной школы с примерами решений. 10 -11классы.

Под ред. В.А.Орлова. – М.: Илекса,2008.

• Шаскольская М.П., Эльцин И.А. Сборник избранных задач по физике.

Под ред. проф.С.Э.Хайкина. – М. : Наука,1974.

⇒