Tensioni elektrik si diferencë potenciale. Elektrostatika: eksperiment demonstrues

Potenciali i fushës elektrike është raporti i energjisë potenciale ndaj ngarkesës. Siç e dini, fusha elektrike është potenciale. Rrjedhimisht, çdo trup që ndodhet në këtë fushë ka energji potenciale. Çdo punë që do të bëhet nga fusha do të ndodhë për shkak të një rënie të energjisë potenciale.

Formula 1 - Potenciali

Potenciali i fushës elektrike është karakteristikë energjetike e fushës. Ai përfaqëson punën që duhet bërë kundër forcave të fushës elektrike në mënyrë që të zhvendoset një ngarkesë pikë pozitive njësi e vendosur në pafundësi në një pikë të caktuar të fushës.

Potenciali i fushës elektrike matet në volt.

Nëse fusha krijohet nga disa ngarkesa që janë të renditura në mënyrë të rastësishme. Potenciali në një pikë të caktuar të një fushe të tillë do të jetë shuma algjebrike e të gjitha potencialeve që krijon çdo ngarkesë individuale. Ky është i ashtuquajturi parim i mbivendosjes.

Formula 2 - potenciali total i ngarkesave të ndryshme

Le të supozojmë se në një fushë elektrike një ngarkesë lëviz nga pika "a" në pikën "b". Puna kryhet kundër forcës së fushës elektrike. Prandaj, potencialet në këto pika do të ndryshojnë.

Formula 3 - Puna në një fushë elektrike

Figura 1 - lëvizja e ngarkesës në një fushë elektrike

Diferenca potenciale midis dy pikave të fushës do të jetë e barabartë me një volt, nëse për të lëvizur një ngarkesë prej një kulombi ndërmjet tyre është e nevojshme të bëhet një xhaul punë.

Nëse ngarkesat kanë të njëjtat shenja, atëherë energjia potenciale e ndërveprimit midis tyre do të jetë pozitive. Në këtë rast akuzat sprapsin njëra-tjetrën.

Për ndryshe nga ngarkesat, energjia e ndërveprimit do të jetë negative. Akuzat në këtë rast do të tërhiqen nga njëra-tjetra.

Leksioni 6. Potenciali i fushës elektrike. Testi nr. 2

Potenciali është një nga konceptet më komplekse në elektrostatikë. Nxënësit mësojnë përkufizimin e potencialit të një fushe elektrostatike, zgjidhin probleme të shumta, por nuk kanë ndjenjën e potencialit, kanë vështirësi në lidhjen e teorisë me realitetin. Prandaj, roli i eksperimentit edukativ në formimin e konceptit të potencialit është shumë i lartë. Ne kemi nevojë për eksperimente që, nga njëra anë, do të ilustrojnë ide teorike abstrakte për potencialin, dhe nga ana tjetër, do të tregojnë vlefshmërinë e plotë të prezantimit të konceptit të potencialit nga eksperimenti. Përpjekja për saktësi të veçantë të rezultateve sasiore në këto eksperimente është më e dëmshme sesa e dobishme.

6.1. Potenciali i fushës elektrostatike

Ne do të forcojmë trupin përcjellës në një stendë izoluese dhe do ta ngarkojmë atë. Varsim një top përçues të lehtë në një fije të gjatë të izoluar dhe i japim një ngarkesë prove, njësoj si ngarkesa e trupit. Topi do të largohet nga trupi dhe do të dalë jashtë pozicionit 1 do të hyjë në pozicion 2. Meqenëse lartësia e topit në fushën gravitacionale u rrit me h, energjia potenciale e ndërveprimit të saj me Tokën u rrit me mgh. Kjo do të thotë se fusha elektrike e një trupi të ngarkuar ka bërë disa punë në ngarkesën e provës.

Le të përsërisim eksperimentin, por në momentin fillestar jo vetëm që do ta lëshojmë topin e provës, por do ta shtyjmë atë në një drejtim arbitrar, duke i dhënë njëfarë energjie kinetike. Në këtë rast, do të gjejmë se lëvizja nga pozicioni 1 përgjatë një trajektoreje komplekse, topi përfundimisht do të ndalet në pozicion 2 . Energjia kinetike që i është dhënë topit në momentin fillestar është shpenzuar qartë për të kapërcyer forcat e fërkimit kur topi lëvizte, dhe fusha elektrike bëri të njëjtën punë me topin si në rastin e parë. Në fakt, nëse heqim trupin e ngarkuar, atëherë e njëjta shtytje e topit të provës çon në faktin se nga pozicioni 2 ai kthehet në pozicion 1 .

Kështu, përvoja sugjeron që puna e fushës elektrike në një ngarkesë nuk varet nga trajektorja e ngarkesës, por përcaktohet vetëm nga pozicionet e pikave të saj fillestare dhe mbaruese. Me fjalë të tjera, në një trajektore të mbyllur, puna e fushës elektrostatike është gjithmonë zero. Fushat me këtë veti quhen potencial.

6.2. Potenciali i fushës qendrore

Përvoja tregon se në fushën elektrostatike të krijuar nga një top përcjellës i ngarkuar, forca që vepron në ngarkesën e provës drejtohet gjithmonë nga qendra e topit të ngarkuar, ajo zvogëlohet në mënyrë monotone me rritjen e distancës dhe ka të njëjtat vlera në distanca të barabarta prej saj . Kjo fushë quhet qendrore. Duke përdorur figurën, është e lehtë të verifikohet se fusha qendrore është potenciale.

6.3. Energjia e mundshme e ngarkimit në një fushë elektrostatike

Fusha gravitacionale, si ajo elektrostatike, është potenciale. Për më tepër, shënimi matematik i ligjit të gravitetit universal përkon me shënimin e ligjit të Kulombit. Prandaj, kur studiojmë fushën elektrostatike, ka kuptim të mbështetemi në analogjinë midis fushave gravitacionale dhe elektrostatike.

Në një zonë të vogël afër sipërfaqes së Tokës, fusha gravitacionale mund të konsiderohet uniforme (Fig. A).

Një trup me masë m në këtë fushë veprohet nga një forcë që është konstante në madhësi dhe drejtim f= t g. Nëse një trup i lënë në vete bie nga një pozicion 1 për të pozicionuar 2 , atëherë forca gravitacionale funksionon A = fs = mgs = mg (h 1 – h 2).

Mund të themi të njëjtën gjë ndryshe. Kur trupi ishte në një pozicion 1 , sistemi Tokë-trup kishte energji potenciale (d.m.th. aftësinë për të bërë punë) W 1 = mgh 1. Kur trupi ka lëvizur në një pozicion 2 , sistemi në shqyrtim filloi të kishte energji potenciale W 2 = mgh 2. Puna e bërë në këtë rast është e barabartë me diferencën midis energjive potenciale të sistemit në gjendjen përfundimtare dhe fillestare, të marra me shenjën e kundërt: A = – (W 2 – W 1).

Tani le t'i drejtohemi fushës elektrike, e cila, kujtojmë, si fusha gravitacionale, është potenciale. Le të imagjinojmë se nuk ka gravitacion, dhe në vend të sipërfaqes së Tokës ka një pllakë përcjellëse të sheshtë të ngarkuar (për të qenë specifike) negativisht (Fig. b). Le të prezantojmë boshtin e koordinatave Y dhe vendosni një ngarkesë pozitive mbi pjatë q. Është e qartë se, meqenëse ngarkesa në vetvete nuk ekziston, ekziston një trup i një mase të caktuar mbi pllakën që mbart një ngarkesë elektrike. Por, meqenëse e konsiderojmë mungesën e fushës gravitacionale, nuk do të marrim parasysh masën e trupit të ngarkuar.

Pra, me një ngarkesë pozitive q forca e tërheqjes vepron në anën e rrafshit të ngarkuar negativisht f = q E , Ku E – forca e fushës elektrike. Meqenëse fusha elektrike është uniforme, e njëjta forcë vepron mbi ngarkesën në të gjitha pikat e saj. Nëse ngarkesa lëviz nga pozicioni 1 për të pozicionuar 2 , atëherë forca elektrostatike punon mbi të A = fs = qE s = qE(y 1 – y 2).

Të njëjtën gjë mund ta shprehim me fjalë të tjera. Në pozicion 1 një ngarkesë në një fushë elektrostatike ka energji potenciale W 1 = qEy 1, dhe në pozicion 2 - energjia potenciale W 2 = qEy 2. Kur një ngarkesë lëviz nga pozicioni 1 për të pozicionuar 2 fusha elektrike e aeroplanit të ngarkuar funksionoi në të A = –(W 2 – W 1).

Le të kujtojmë se energjia potenciale përcaktohet vetëm deri në një term: nëse vlera zero e energjisë potenciale zgjidhet diku tjetër në bosht Y, atëherë në thelb asgjë nuk do të ndryshojë.

6.4. Potenciali i një fushe uniforme elektrostatike

Nëse energjia potenciale e një ngarkese në një fushë elektrostatike pjesëtohet me madhësinë e kësaj ngarkese, marrim karakteristikën e energjisë së vetë fushës, e cila quhet potencial:

Potenciali në sistemin SI shprehet në volt: 1 V = 1 J/1 C.

Nëse në një fushë elektrike uniforme boshti Y drejtpërsëdrejti paralel me vektorin e tensionit E , atëherë potenciali i një pike arbitrare të fushës do të jetë proporcional me koordinatën e pikës: dhe koeficienti i proporcionalitetit është forca e fushës elektrike.

6.5. Diferenca e mundshme

Energjia dhe potenciali potencial përcaktohen vetëm deri në një konstante arbitrare, në varësi të zgjedhjes së vlerave të tyre zero. Sidoqoftë, puna e fushës ka një kuptim shumë të caktuar, pasi përcaktohet nga ndryshimi në energjitë e mundshme në dy pika të fushës:

A = –(W 2 – W 1) = –( 2 q – 1 q) = q( 1 – 2).

Puna e bërë për të lëvizur një ngarkesë elektrike midis dy pikave në fushë është e barabartë me produktin e ngarkesës dhe ndryshimin e mundshëm midis pikave fillestare dhe mbarimit. Diferenca potenciale quhet gjithashtu tensionit.

Tensioni midis dy pikave është i barabartë me raportin e punës së bërë nga fusha kur lëviz një ngarkesë nga pika e fillimit në pikën përfundimtare me këtë ngarkesë:

Tensioni, si potenciali, shprehet në volt.

6.6. Diferenca dhe tensioni i mundshëm

Në një fushë elektrike uniforme, intensiteti drejtohet në drejtim të zvogëlimit të potencialit dhe, sipas formulës = Ej, diferenca potenciale është e barabartë me U = 1 – 2 = E(në 1 – y 2). Përcaktimi i ndryshimit në koordinatat e pikave në 1 – y 2 = d, marrim U = Ed.

Në një eksperiment, në vend që të matet drejtpërdrejt tensioni, është më e lehtë të përcaktohet diferenca potenciale dhe më pas të llogaritet moduli i tensionit duke përdorur formulën

Ku d– distanca ndërmjet dy pikave të fushës të vendosura afër në drejtim të vektorit E . Në këtë rast, njësia e tensionit nuk është njuton për kulomb, por volt për metër:

6.7. Potenciali i një fushe elektrostatike arbitrare

Përvoja tregon se raporti i punës për të lëvizur një ngarkesë nga pafundësia në një pikë të caktuar në fushë me madhësinë e kësaj ngarkese mbetet i pandryshuar: = A/q. Kjo marrëdhënie zakonisht quhet potenciali i një pike të caktuar të fushës elektrostatike, duke marrë potencialin në pafundësi të barabartë me zero.

6.8. Parimi i mbivendosjes për potencialet

Çdo fushë elektrostatike arbitrarisht komplekse mund të përfaqësohet si një mbivendosje e fushave të ngarkesave pika. Çdo fushë e tillë në një pikë të zgjedhur ka një potencial të caktuar. Meqenëse potenciali është një sasi skalare, potenciali rezultues i fushës së të gjitha ngarkesave pika është shuma algjebrike e potencialeve 1, 2, 3, ... fushave të ngarkesave individuale: = 1 + 2 + 3 + ... Kjo marrëdhënie është pasojë e drejtpërdrejtë e parimit të mbivendosjes së fushave elektrike.

6.9. Potenciali i fushës së ngarkesës me pikë

Le të kthehemi tani te një ngarkesë sferike (pikore). Më sipër tregohet se forca e fushës elektrike e krijuar nga një ngarkesë e shpërndarë në mënyrë uniforme mbi sferën P, nuk varet nga rrezja e sferës. Le ta imagjinojmë atë në një distancë r një ngarkesë provë është e vendosur nga qendra e sferës q. Forca e fushës në pikën ku ndodhet ngarkesa është

Figura tregon një grafik të varësisë së forcës së bashkëveprimit elektrostatik midis ngarkesave pika nga distanca midis tyre. Për të gjetur punën e bërë nga fusha elektrike gjatë lëvizjes së një ngarkese provë q nga një distancë r në distancë R, le ta thyejmë këtë interval me pika r 1 , r 2 ,..., r fq në seksione të barabarta. Forca mesatare që vepron në ngarkesë q brenda segmentit [ rr 1], e barabartë

Puna e bërë nga kjo forcë në këtë fushë:

Shprehje të ngjashme për punë do të merren për të gjitha seksionet e tjera. Prandaj, puna e plotë është:

Termat identikë me shenja të kundërta shkatërrohen dhe më në fund marrim:

– punë në terren me pagesë

- diferenca potenciale

Tani, për të gjetur potencialin e një pike fushore në lidhje me pafundësinë, drejtojmë R deri në pafundësi dhe më në fund marrim:

Pra, potenciali i fushës së një ngarkese pika është në përpjesëtim të zhdrejtë me distancën nga ngarkesa.

6.10. Sipërfaqet ekuipotenciale

Quhet një sipërfaqe në secilën pikë të së cilës potenciali i fushës elektrike ka të njëjtën vlerë ekuipotencial. Sipërfaqet ekuipotenciale të fushës së një topi të ngarkuar mund të demonstrohen lehtësisht duke përdorur një ngarkesë provë të varur në një fije, siç tregohet në figurë.

Në figurën e dytë, fusha elektrostatike e dy ngarkesave të kundërta është paraqitur me vija të forcës (të ngurtë) dhe ekuipotenciale (të ndërprera).

Studimi 6.1. Diferenca e mundshme

Ushtrimi. Zhvilloni një eksperiment të thjeshtë për të prezantuar konceptin e ndryshimit të potencialit, ose tensionit.

Opsioni i ekzekutimit. Vendosni dy disqe metalikë në bazament izolues paralel me njëri-tjetrin në një distancë prej afërsisht 10 cm Ngarkoni disqet me ngarkesë të barabartë në madhësi dhe të kundërt në shenjë. Ngarkoni topin e dinamometrit elektrostatik me një ngarkesë si p.sh q= 5 nC (shih Studimin 3.6) dhe injektojeni atë në zonën midis disqeve. Në këtë rast, gjilpëra e dinamometrit do të tregojë një vlerë të caktuar të forcës që vepron në top. Duke ditur parametrat e dinamometrit, llogaritni vlerën e modulit të forcës (shih Studimin 3.6). Për shembull, në një nga eksperimentet tona, gjilpëra e dinamometrit tregoi vlerën X= 2 cm, pra, sipas modulit të forcës së formulës f = Kx= 17 10 -5 N.

Duke lëvizur dinamometrin, tregoni se në të gjitha pikat e fushës ndërmjet disqeve të ngarkuar vepron e njëjta forcë në ngarkesën e provës. Lëvizja e dinamometrit në mënyrë që ngarkesa e provës të kalojë rrugën s= 5 cm në drejtim të forcës që vepron mbi të, pyet nxënësit: çfarë pune bën fusha elektrike në ngarkesë? Kuptoni se puna e bërë nga një fushë në një ngarkesë në modul është e barabartë me

A = fs= 8,5 10 -6 J, (6,3)

Për më tepër, është pozitive nëse ngarkesa lëviz në drejtim të forcës së fushës, dhe negative nëse në drejtim të kundërt. Llogaritni ndryshimin potencial midis pozicioneve fillestare dhe përfundimtare të topit të dinamometrit: U = A/q= 1,7 10 3 V.

Nga njëra anë, forca e fushës elektrike midis pllakave është:

Nga ana tjetër, sipas formulës (6.1), me d = s:

Kështu, përvoja tregon se forca e fushës elektrike mund të përcaktohet në dy mënyra, të cilat, natyrisht, çojnë në të njëjtat rezultate.

Studimi 6.2. Kalibrimi i tensionit të elektrometrit

Ushtrimi. Hartoni një eksperiment për të treguar se voltazhi mund të matet duke përdorur një elektrometër demonstrues.

Opsioni i ekzekutimit. Konfigurimi eksperimental është paraqitur në mënyrë skematike në figurë. Duke përdorur një dinamometër elektrostatik, përcaktoni intensitetin e një fushe elektrike uniforme dhe duke përdorur formulën U = Ed llogaritni diferencën e potencialit midis pllakave përcjellëse. Duke përsëritur këto hapa, kalibroni elektrometrin sipas tensionit në mënyrë që të merrni një voltmetër elektrostatik.

Studimi 6.3. Potenciali i fushës së një ngarkese sferike

Ushtrimi. Përcaktoni eksperimentalisht punën që duhet bërë kundër fushës elektrostatike për të zhvendosur ngarkesën e provës nga pafundësia në një pikë të caktuar në fushën e krijuar nga sfera e ngarkuar.

Opsioni i ekzekutimit. Ngjitni një top stiropor të mbështjellë me letër alumini në një shtyllë izoluese. Ngarkoni atë nga një burim piezoelektrik ose një burim tjetër (shih paragrafin 1.10) dhe ngarkoni topin e provës në shufrën e dinamometrit elektrostatik me të njëjtën ngarkesë. Ngarkesa e provës është pafundësisht larg ngarkesës së provës nëse dinamometri elektrostatik nuk regjistron forcat e ndërveprimit elektrostatik midis ngarkesave. Në eksperiment, është e përshtatshme të lini dinamometrin elektrostatik të palëvizshëm dhe të lëvizni ngarkesën në studim.

Gradualisht afrojeni topin e ngarkuar në stendën izoluese me topin e dinamometrit elektrostatik. Shkruani vlerat e distancës në rreshtin e parë të tabelës r midis ngarkesave, në rreshtin e dytë - vlerat përkatëse të forcës së ndërveprimit elektrostatik. Është i përshtatshëm për të shprehur distancën në centimetra, dhe forcën në njësitë konvencionale në të cilat është kalibruar shkalla e dinamometrit. Duke përdorur të dhënat e marra, ndërtoni një grafik të forcës kundrejt distancës. Ju keni ndërtuar tashmë një grafik të ngjashëm kur kryeni Studimin 3.5.

Tani gjeni varësinë e punës nga lëvizja e një ngarkese nga pafundësia në një pikë të caktuar në fushë. Ju lutemi vini re se në eksperiment, forca e ndërveprimit midis ngarkesave bëhet pothuajse e barabartë me zero në një distancë relativisht të vogël të një ngarkese nga tjetra.

Ndani të gjithë gamën e ndryshimeve në distancën midis ngarkesave në seksione të barabarta, për shembull, 1 cm Është më e përshtatshme të filloni përpunimin e të dhënave eksperimentale nga fundi i grafikut. Në zonën nga 16 në 12 cm, vlera mesatare e forcës f mesatarja është 0.13 arb. njësi, pra punë elementare A në këtë seksion është e barabartë me 0.52 arb. njësive Në zonën nga 12 deri në 10 cm, duke arsyetuar në mënyrë të ngjashme, marrim një punë elementare prej 0,56 njësi konvencionale. njësive Tjetra, është e përshtatshme për të marrë seksione 1 cm të gjata Për secilën prej tyre, gjeni vlerën mesatare të forcës dhe shumëzoni atë me gjatësinë e seksionit. Vlerat e marra të punës në terren A në të gjitha zonat, futeni në rreshtin e katërt të tabelës.

Për të gjetur një punë A, e kryer nga fusha elektrike kur lëvizni një ngarkesë nga pafundësia në një distancë të caktuar, mblidhni punimet elementare përkatëse dhe shkruani vlerat që rezultojnë në rreshtin e pestë të tabelës. Në rreshtin e fundit shkruani vlerat e 1/ r, reciproke me distancën ndërmjet ngarkesave.

Vizatoni fushën elektrike në funksion të reciprocit të distancës dhe sigurohuni që të keni një vijë të drejtë (foto në të djathtë).

Kështu, përvoja tregon se puna e fushës elektrike kur lëviz një ngarkesë nga pafundësia në një pikë të caktuar në fushë është në përpjesëtim të zhdrejtë me distancën nga kjo pikë në ngarkesën që krijon fushën.

Studimi 6.4. Burimi i tensionit të lartë

Informacion. Për eksperimentet e fizikës shkollore, industria aktualisht po prodhon burime të shkëlqyera të tensionit të lartë. Ata kanë dy terminale dalëse ose dy elektroda të tensionit të lartë, diferenca e potencialit ndërmjet të cilave rregullohet vazhdimisht nga 0 në 25 kV. Një matës i tensionit dial ose dixhital i integruar në pajisje ju lejon të përcaktoni ndryshimin e mundshëm midis poleve të burimit. Pajisjet e tilla rrisin nivelin e eksperimentit arsimor në elektrostatikë.

Ushtrimi. Zhvilloni një eksperiment edukativ demonstrues që tregon se potenciali i një topi të ngarkuar, i përcaktuar eksperimentalisht në përputhje me formulën (6.2) për një ngarkesë pikë, është i barabartë me potencialin që i jepet këtij topi nga një burim energjie me tension të lartë.

Opsioni i ekzekutimit. Rimontoni strukturën eksperimentale të përbërë nga një dinamometër elektrostatik me një top provë dhe një top përçues në një mbështetëse izoluese (shih Studimet 3.4 dhe 6.3). Matni parametrat e të gjithë elementëve të instalimit.

Për të qenë specifik, theksojmë se në një nga eksperimentet kemi përdorur një dinamometër elektrostatik, parametrat e të cilit tregohen në Studimin 3.4: A= 5 10 -3 m, b= 55 10 -3 m, Me= 100 10 -3 m, T= 0,94 10 –3 kg, dhe topat ishin identikë dhe kishin një rreze R= 7.5 10 –3 m Për këtë dinamometër, koeficienti i kalibrimit K, konvertimi i njësive konvencionale të forcës në njuton, jepet nga formula (shih studimin 3.6).

Orari i punës për lëvizjen e një ngarkese provë nga pafundësia në një pikë të caktuar në terren është paraqitur në figurën në f. 31. Për të kaluar nga njësitë konvencionale të punës në joule në këtë grafik, ju duhet, në përputhje me formulën A = f e mërkurë r Konvertoni vlerat e distancës në centimetra në metra, forconi vlerat në njësi konvencionale. njësive (cm) konvertohet në konvencionale njësive (m) dhe shumëzojeni me K. Kështu: A(J) = 10 -4 KA(njësi konvencionale).

Grafiku përkatës i punës kundrejt reciprocit të distancës është paraqitur më poshtë. Duke e ekstrapoluar atë në R= 7.5 mm, gjejmë se puna e bërë për të lëvizur ngarkesën e provës nga pafundësia në sipërfaqen e topit të ngarkuar A= 57 10 –4 K = 4,8 10 –5 J. Meqenëse ngarkesat e topave ishin të njëjta dhe arrinin në q= 6.6 10 –9 C (shih studimin 3.6), atëherë potenciali i dëshiruar = A/q= 7300 V.

Ndizni burimin e tensionit të lartë dhe vendosni tensionin e daljes në të duke përdorur rregullatorin, për shembull, U= 15 kV. Prekni topat përçues një nga një me njërën nga elektrodat dhe fikni burimin. Në këtë rast, secili nga topat fiton një potencial në lidhje me Tokën = 7.5 kV. Përsëriteni eksperimentin për të përcaktuar ngarkesat e topave duke përdorur metodën e Kulombit (Studimi 3.6) dhe do të merrni një vlerë afër 7 nC.

Kështu, në eksperiment, ngarkesat e topave u përcaktuan në dy mënyra të pavarura. Metoda e parë bazohet në përdorimin e drejtpërdrejtë të përcaktimit të potencialit, e dyta mbështetet në komunikimin e një potenciali të caktuar topave duke përdorur një burim të tensionit të lartë dhe matjen pasuese të ngarkesës së tyre duke përdorur ligjin e Kulombit. Në këtë rast, janë marrë rezultate të njëjta.

Sigurisht, asnjë nga nxënësit e shkollës nuk dyshon se instrumentet moderne matin saktë vlerat e sasive fizike. Por tani janë të bindur se janë pikërisht ato sasi që studiojnë në dukuritë më të thjeshta që maten drejt. Është krijuar një lidhje e fortë midis bazave të fizikës dhe teknologjisë moderne, dhe hendeku midis njohurive shkollore dhe jetës reale është kapërcyer.

Pyetje dhe detyra për vetëkontroll

1. Si të vërtetohet eksperimentalisht se fusha elektrostatike është potenciale?

2. Cili është thelbi i analogjisë ndërmjet fushave gravitacionale dhe elektrostatike?

3. Cila është marrëdhënia ndërmjet tensionit dhe ndryshimit të potencialit të fushës elektrostatike?

4. Ofroni një eksperiment që vërteton drejtpërdrejt vlefshmërinë e parimit të mbivendosjes për potencialet.

5. Llogaritni potencialin e fushës së një ngarkese pika duke përdorur llogaritjen integrale. Krahasoni përfundimin tuaj të formulës me përfundimin elementar të dhënë në leksion.

6. Zbuloni pse, në një eksperiment për të përcaktuar ndryshimin e mundshëm midis dy disqeve përçuese (Studimi 6.1), nuk mund ta lëvizni matësin e tensionit në mënyrë që topi i tij i testimit të kalojë të gjithë distancën nga njëri disk në tjetrin.

7. Pasi të keni kalibruar elektrometrin sipas tensionit (hulumtimi 6.2), krahasoni rezultatin që rezulton me vlerat e ndjeshmërisë së tensionit të pajisjes që jepen në të dhënat e pasaportës së elektrometrit.

9. Zhvilloni në detaje një metodologji për të formuar në mendjet e studentëve një bindje të bazuar mirë se koncepti i potencialit të fushës elektrike i paraqitur gjatë studimit të elektrostatikës korrespondon saktësisht me atë të përdorur nga shkenca dhe teknologjia moderne.

Letërsia

Butikov E.I., Kondratyev A.S. Fizikë: Teksti mësimor. manual: Në 3 libra. Libër 2. Elektrodinamika. Optika. – M.: Fizmatlit, 2004.

Voskanyan A.G.., Marlensky A.D., Shibaev A.F. Demonstrimi i ligjit të Kulombit bazuar në matjet sasiore: Në koleksion. "Eksperiment trajnimi në elektrodinamikë", vëll. 7. – M.: Shkola-Press, 1996.

Kasyanov V.A. Fizikë-10. - M.: Bustard, 2003.

Myakishev G.Ya., Sinyakov A.Z., Slobodskov B.A.. Fizikë: Elektrodinamikë. Klasat 10–11: Teksti mësimor. për kënd duke studiuar fizikën. - M.: Bustard, 2002.

Pajisje edukative për klasat e fizikës në institucionet arsimore të përgjithshme: Ed. G.G. Nikiforova. - M.: Bustard, 2005.

Puna e fushës elektrostatike detyron të lëvizë ngarkesën q 0 nga pika 1 në pikën 2 të fushës

Le të shprehim energjinë potenciale në terma të potencialeve të fushës në pikat përkatëse:

Kështu, puna përcaktohet nga produkti i ngarkesës dhe ndryshimi i mundshëm midis pikave fillestare dhe mbarimit.

Nga kjo formulë, diferenca potenciale

Diferenca potenciale është një sasi fizike skalare, numerikisht e barabartë me raportin e punës së forcave të fushës për të lëvizur një ngarkesë midis pikave të dhëna të fushës me këtë ngarkesë.

Njësia SI e diferencës potenciale është volt (V).

1 V është diferenca potenciale midis dy pikave të tilla të fushës elektrostatike, kur ndërmjet tyre lëviz një ngarkesë prej 1 C nga forcat e fushës, kryhet punë prej 1 J.

Diferenca potenciale, ndryshe nga potenciali, nuk varet nga zgjedhja e pikës zero. Diferenca potenciale shpesh quhet tensionit elektrik ndërmjet këtyre pikave të fushës:

Tensioni ndërmjet dy pikave të fushës përcaktohet nga puna e forcave të kësaj fushe për të lëvizur një ngarkesë prej 1 C nga një pikë në tjetrën. Në një fushë elektrostatike, voltazhi përgjatë një laku të mbyllur është gjithmonë zero.

Puna e bërë nga forcat e fushës elektrike ndonjëherë shprehet jo në xhaul, por në elektron volt. 1 eV është e barabartë me punën e bërë nga forcat e fushës kur lëviz një elektron (e = 1,6 10 -19 C) midis dy pikave, tensioni midis të cilave është 1 V.

1 eV = 1,6·10 -19 C·1 V = 1,6·10 -19 J.

1 MeV = 10 6 eV = 1,6 10 -13 J.

Fusha elektrike mund të paraqitet grafikisht jo vetëm duke përdorur linjat e tensionit, por edhe duke përdorur sipërfaqet ekuipotenciale.

Ekuipotencial Quhet një sipërfaqe imagjinare, në çdo pikë potenciali i së cilës është i njëjtë. Diferenca potenciale midis çdo dy pikash në një sipërfaqe ekuipotenciale është zero.

Prandaj, puna e bërë për të lëvizur një ngarkesë përgjatë sipërfaqes ekuipotenciale është 0. Por puna llogaritet me formulën

Rrjedhimisht, linjat e tensionit janë pingul me sipërfaqet ekuipotenciale. Sipërfaqja e parë ekuipotenciale e një përcjellësi metalik është sipërfaqja e përcjellësit më të ngarkuar, i cili mund të kontrollohet lehtësisht me një elektrometër. Sipërfaqet ekuipotenciale të mbetura vizatohen në mënyrë që diferenca potenciale ndërmjet dy sipërfaqeve ngjitur të jetë konstante.

Fotografitë e sipërfaqeve ekuipotenciale të disa trupave të ngarkuar janë paraqitur në Fig. 1.

Sipërfaqet ekuipotenciale të një fushe uniforme elektrostatike janë plane pingul me vijat e tensionit (Fig. 1, a).

Sipërfaqet ekuipotenciale të fushës së ngarkesës pikësore janë sfera, në qendër të të cilave ndodhet ngarkesa q (Fig. 1, b).

Diferenca e mundshme

Dihet se një trup mund të nxehet më shumë, dhe një tjetër më pak. Shkalla në të cilën një trup nxehet quhet temperaturë e tij. Po kështu, një trup mund të elektrizohet më shumë se një tjetër. Shkalla e elektrifikimit të trupit karakterizohet nga një sasi e quajtur potencial elektrik ose thjesht potencial i trupit.

Çfarë do të thotë të elektrizosh trupin? Kjo do të thotë t'i tregosh atij ngarkesë elektrike d.m.th., i shtojmë atij një numër të caktuar elektronesh nëse e ngarkojmë trupin negativisht, ose i heqim ato nëse e ngarkojmë trupin pozitivisht. Në të dyja rastet, trupi do të ketë një shkallë të caktuar elektrifikimi, d.m.th., një ose një potencial tjetër, dhe një trup i ngarkuar pozitivisht ka një potencial pozitiv, dhe një trup i ngarkuar negativisht ka një potencial negativ.

Dallimi në nivelet e ngarkesës elektrike zakonisht quhen dy trupa ndryshimi i potencialit elektrik ose thjesht diferenca potenciale.

Duhet të kihet parasysh se nëse dy trupa identikë ngarkohen me të njëjtat ngarkesa, por njëri është më i madh se tjetri, atëherë do të ketë edhe një ndryshim potencial midis tyre.

Përveç kësaj, ekziston një ndryshim potencial midis dy trupave të tillë, njëri prej të cilëve është i ngarkuar dhe tjetri nuk ka ngarkesë. Kështu, për shembull, nëse një trup i izoluar nga toka ka një potencial të caktuar, atëherë ndryshimi i mundshëm midis tij dhe tokës (potenciali i të cilit konsiderohet të jetë zero) është numerikisht i barabartë me potencialin e këtij trupi.

Pra, nëse dy trupa ngarkohen në mënyrë të tillë që potencialet e tyre të jenë të pabarabarta, në mënyrë të pashmangshme ekziston një ndryshim potencial midis tyre.

Të gjithë e dinë fenomeni i elektrifikimit Fërkimi i një krehjeje me flokët nuk është gjë tjetër veçse krijimi i një ndryshimi të mundshëm midis krehrit dhe flokëve të njeriut.

Në të vërtetë, kur një krehër fërkohet me flokët, disa nga elektronet kalojnë në krehër, duke e ngarkuar atë negativisht, ndërsa flokët, pasi kanë humbur disa elektrone, ngarkohen në të njëjtën masë si krehja, por pozitivisht. Diferenca potenciale e krijuar në këtë mënyrë mund të zvogëlohet në zero duke prekur flokët me një krehër. Ky tranzicion i kundërt i elektroneve zbulohet lehtësisht nga veshi nëse një krehër i elektrizuar afrohet pranë veshit. Një zhurmë karakteristike kërcitjeje do të tregojë se po ndodh një shkarkim.

Duke folur më lart për ndryshimin e mundshëm, kemi parasysh dy trupa të ngarkuar, megjithatë Një ndryshim potencial mund të merret edhe ndërmjet pjesëve (pikave) të ndryshme të të njëjtit trup.

Kështu, për shembull, le të shqyrtojmë se çfarë do të ndodhë nëse, nën ndikimin e ndonjë force të jashtme, arrijmë të lëvizim elektronet e lira të vendosura në tela në njërin skaj të tij. Natyrisht, në skajin tjetër të telit do të ketë mungesë elektronesh, dhe më pas do të lindë një ndryshim potencial midis skajeve të telit.

Sapo të ndalojmë veprimin e forcës së jashtme, elektronet menjëherë, për shkak të tërheqjes së ngarkesave të kundërta, do të nxitojnë drejt skajit të ngarkuar pozitivisht të telit, d.m.th., në vendin ku ato mungojnë, dhe ekuilibri elektrik do të përsëritet. ndodhin në tel.

Forca dhe tensioni elektromotor

D Për të mbajtur një rrymë elektrike në një përcjellës, nevojitet një burim i jashtëm energjie, i cili gjithmonë do të ruante një ndryshim potencial në skajet e këtij përcjellësi.

Këto burime të energjisë janë të ashtuquajturat burimet e rrymës elektrike, duke pasur një të caktuar forca elektromotore, i cili krijon dhe ruan një diferencë potenciale në skajet e përcjellësit për një kohë të gjatë.

Forca elektromotore (shkurtuar EMF) shënohet me shkronjën E. Njësia e matjes për EMF është volt. Në vendin tonë, volt shkurtohet si "B", dhe në përcaktimin ndërkombëtar - me shkronjën "V".

Pra, për të marrë një rrjedhë të vazhdueshme, ju nevojitet një forcë elektromotore, domethënë një burim i rrymës elektrike.

Burimi i parë i tillë i rrymës ishte e ashtuquajtura "kolona voltaike", e cila përbëhej nga një seri rrathësh bakri dhe zinku të veshur me lëkurë të njomur në ujë të acidifikuar. Kështu, një nga mënyrat për të marrë forcën elektromotore është ndërveprimi kimik i substancave të caktuara, si rezultat i të cilit energjia kimike shndërrohet në energji elektrike. Burimet e rrymës në të cilat krijohet forca elektromotore në këtë mënyrë quhen burimet e rrymës kimike.

Aktualisht, burimet e rrymës kimike janë qelizat galvanike dhe bateritë - përdoren gjerësisht në inxhinierinë elektrike dhe inxhinierinë e energjisë.

Një tjetër burim kryesor i rrymës, i përdorur gjerësisht në të gjitha fushat e inxhinierisë elektrike dhe inxhinierisë elektrike, janë gjeneratorët.

Gjeneratorët janë instaluar në termocentrale dhe shërbejnë si burimi i vetëm i rrymës për furnizimin me energji elektrike të ndërmarrjeve industriale, ndriçimin elektrik të qyteteve, hekurudhat elektrike, tramvajet, metrotë, trolejbusët, etj.

Si me burimet kimike të rrymës elektrike (qelizat dhe bateritë), ashtu edhe me gjeneratorët, veprimi i forcës elektromotore është saktësisht i njëjtë. Ai qëndron në faktin se EMF krijon një ndryshim potencial në terminalet e burimit aktual dhe e ruan atë për një kohë të gjatë.

Këto terminale quhen polet e burimit aktual. Një pol i burimit aktual përjeton gjithmonë mungesë elektronesh dhe, për rrjedhojë, ka një ngarkesë pozitive, poli tjetër përjeton një tepricë të elektroneve dhe, për rrjedhojë, ka një ngarkesë negative.

Prandaj, një pol i burimit aktual quhet pozitiv (+), tjetri - negativ (-).

Burimet aktuale përdoren për të furnizuar rrymë elektrike në pajisje të ndryshme -. Konsumatorët aktualë janë të lidhur duke përdorur përçues në polet e burimit aktual, duke formuar një qark elektrik të mbyllur. Dallimi potencial që krijohet midis poleve të një burimi rrymë në një qark elektrik të mbyllur quhet tension dhe përcaktohet me shkronjën U.

Njësia e matjes së tensionit, si EMF, është volt.

Nëse, për shembull, është e nevojshme të shkruani se voltazhi i burimit aktual është 12 volt, atëherë ata shkruajnë: U - 12 V.

Një pajisje e quajtur voltmetër përdoret për të matur tensionin.

Për të matur EMF ose tensionin e një burimi aktual, duhet të lidhni një voltmetër direkt me polet e tij. Në këtë rast, nëse është i hapur, voltmetri do të tregojë EMF-në e burimit aktual. Nëse mbyllni qarkun, voltmetri nuk do të tregojë më EMF, por tensionin në terminalet e burimit aktual.

EMF i zhvilluar nga një burim aktual është gjithmonë më i madh se voltazhi në terminalet e tij.

Koncepti i energjisë është jashtëzakonisht i dobishëm për zgjidhjen e problemeve në mekanikë. Para së gjithash, energjia ruhet dhe për këtë arsye shërben si një karakteristikë e rëndësishme e fenomeneve natyrore. Duke përdorur idetë për energjinë, shumë probleme mund të zgjidhen pa informacion të detajuar rreth forcave ose në rastet kur zbatimi i ligjeve të Njutonit do të kërkonte llogaritje komplekse.

Qasja e energjisë mund të përdoret gjithashtu gjatë studimit të fenomeneve elektrike, dhe këtu rezulton të jetë jashtëzakonisht e dobishme: lejon jo vetëm përgjithësimin e ligjit të ruajtjes së energjisë, por edhe për të parë fenomenet elektrike në një aspekt të ri, dhe gjithashtu shërben si një mjet për të gjetur zgjidhje më lehtë sesa duke marrë parasysh forcat dhe fushat elektrike.

Energjia potenciale mund të përcaktohet vetëm për forcat konservatore; puna e bërë nga një forcë e tillë për të lëvizur një grimcë midis dy pikave nuk varet nga rruga e zgjedhur.
Është e lehtë të shihet se forca elektrostatike është konservatore: forca me të cilën një ngarkesë pikë vepron në një tjetër përcaktohet nga ligji i Kulombit: F = kQ 1 Q 2 /r 2; këtu është e njëjta varësi proporcionale e zhdrejtë nga katrori i distancës si në ligjin e gravitetit universal: F = Gm 1 m 2 / r 2. Forca të tilla janë konservatore. Forca që vepron në një ngarkesë të zgjedhur nga çdo shpërndarje ngarkese mund të shkruhet si një shumë e forcave të Kulonit; për rrjedhojë, forca e krijuar nga një shpërndarje arbitrare e ngarkesave është konservatore. Dhe kjo ju lejon të prezantoni energjinë potenciale të fushës elektrostatike.

Diferenca e energjisë potenciale e një ngarkese pikë q në dy pika të ndryshme një fushë elektrike mund të përkufizohet si puna e bërë nga forcat e jashtme për të lëvizur një ngarkesë (kundër veprimit të një force elektrike) nga një pikë në tjetrën. Kjo është e barabartë me përcaktimin e ndryshimit në energjinë potenciale të një ngarkese në një fushë si puna e bërë nga vetë fusha për të lëvizur ngarkesën nga një pikë në tjetrën, e marrë me shenjën e kundërt.

Le të shqyrtojmë, për shembull, fushën elektrike midis dy pllakave me një ngarkesë me madhësi të barabartë dhe shenjë të kundërt. Le të jenë dimensionet e pllakave të mëdha në krahasim me distancën ndërmjet tyre, dhe për këtë arsye fusha midis pllakave mund të konsiderohet uniforme (Fig. 24.1).
Le ta vëmë në pikë A pranë një pllake të ngarkuar pozitivisht ka një ngarkesë pikë pozitive q. Forca elektrike që vepron në ngarkesë do të tentojë ta lëvizë atë drejt pllakës negative (në pikë b), kryerja e punës për transferimin e ngarkesave. Nën ndikimin e forcës, ngarkesa do të përshpejtohet dhe energjia e saj kinetike do të rritet; në këtë rast, energjia potenciale do të ulet me sasinë e punës së bërë nga forca elektrike për të lëvizur ngarkesën nga pika a deri në pikën b. Sipas ligjit të ruajtjes së energjisë, energjia potenciale e një ngarkese në një fushë elektrike do të kthehet në energji kinetike, por energjia totale do të mbetet e pandryshuar. Vini re se ngarkesa pozitive q ka energjinë më të madhe potenciale U pranë pllakës pozitive (në këtë pikë aftësia e tij për të kryer punë në një trup ose sistem tjetër është maksimale). Për një ngarkesë negative, e kundërta është e vërtetë: energjia e saj potenciale do të jetë maksimale pranë pllakës negative.

Ne përcaktuam forcën e fushës elektrike si forcë që vepron në një ngarkesë njësi; Në mënyrë të ngjashme, është e përshtatshme të prezantohet potenciali elektrik (ose thjesht potenciali, nëse kjo nuk shkakton keqkuptime) si energji potenciale e një ngarkese njësi. Potenciali elektrik tregohet me simbol V; pra, nëse në një moment a tarifë pikë q ka energji potenciale Ua, atëherë potenciali elektrik në këtë pikë është i barabartë me V a = U a /q.
Në realitet, ne masim vetëm ndryshimin në energjinë potenciale. Prandaj, në fakt, është e mundur vetëm të matet diferenca e mundshme midis dy pikave (për shembull, pikat a Dhe b në Fig. 24.1). Nëse puna e forcave elektrike për të lëvizur një ngarkesë nga një pikë a deri në pikën b ka W ba(dhe ndryshimi i energjisë potenciale është përkatësisht i barabartë me këtë vlerë me shenjën e kundërt), atëherë për diferencën potenciale mund të shkruajmë

Njësia e potencialit elektrik (dhe diferencës së potencialit) është xhaul për kulomb (J/C); kësaj njësie i është dhënë emri volt (V) për nder të Alessandro Volta (1745-1827) (ai njihet si shpikësi i baterisë elektrike); 1 V = 1 J/C. Vini re se, sipas këtij përkufizimi, pllaka e ngarkuar pozitivisht në Fig. 24.1 ka një potencial më të lartë se negativ. Kështu, një trup i ngarkuar pozitivisht do të priret të lëvizë nga një pikë me një potencial më të lartë në një pikë me një potencial më të ulët, një trup i ngarkuar negativisht - anasjelltas. Dallimi i potencialit shpesh quhet tension elektrik.

Potenciali në një pikë të caktuar V a varet nga zgjedhja e potencialit "zero"; si në rastin e energjisë potenciale, niveli zero mund të zgjidhet në mënyrë arbitrare, pasi mund të matet vetëm ndryshimi i energjisë potenciale (diferenca potenciale). Shpesh potenciali i tokës ose i një përcjellësi të lidhur me tokën merret si zero, dhe vlerat e mbetura të mundshme maten në lidhje me "tokën". (Për shembull, kur thonë se potenciali në një pikë është 50 V, ata nënkuptojnë se diferenca potenciale midis kësaj pike dhe tokës është 50 V.) Në raste të tjera, siç do të shohim, është e përshtatshme të merret parasysh potenciali në pafundësia të jetë zero.

Meqenëse potenciali elektrik përcaktohet si energjia potenciale e një ngarkese njësi, ndryshimi në energjinë potenciale të një ngarkese q kur e lëviz nga një pikë a deri në pikën b barazohet

Δ U = U b - U a = qV ba

Me fjalë të tjera, kur akuza q lëviz ndërmjet pikave me diferencë potenciale V ba, energjia e saj potenciale ndryshon nga sasia qV ba. Nëse, për shembull, ndryshimi i potencialit midis pllakave në Fig. 24.1 është 6 V, atëherë ngarkesa është 1 C, e lëvizur (nga një forcë e jashtme) nga pika b deri në pikën a, do të rrisë energjinë e tij potenciale me (1 C) (6 V) = 6 J. (Duke lëvizur nga a V b, do të humbasë energjinë potenciale prej 6 J.) Në mënyrë të ngjashme, energjia e një ngarkese prej 2 C do të rritet me 12 J, etj. Kështu, potenciali elektrik shërben si masë e ndryshimit të energjisë potenciale të një ngarkese elektrike në një situatë të caktuar. Dhe meqenëse energjia potenciale është aftësia për të bërë punë, potenciali elektrik shërben si masë e punës që mund të bëjë një ngarkesë e caktuar. Sasia e punës varet si nga ndryshimi i mundshëm ashtu edhe nga madhësia e ngarkesës.

Për të kuptuar më mirë kuptimin e potencialit elektrik, le të bëjmë një analogji me fushën gravitacionale. Le të bjerë guri nga maja e shkëmbit. Sa më i lartë të jetë shkëmbi, aq më shumë energji potenciale ka guri dhe aq më e madhe do të jetë energjia e tij kinetike kur të arrijë në bazën e shkëmbit. Sasia e energjisë kinetike dhe, në përputhje me rrethanat, puna që mund të bëjë një gur varet nga lartësia e shkëmbit dhe masa e gurit. Po kështu, në një fushë elektrike, ndryshimi në energjinë potenciale (dhe puna që mund të bëhet) varet nga ndryshimi i potencialit (ekuivalent me lartësinë e shkëmbit) dhe ngarkesa (ekuivalente me masën).

Burimet e energjisë elektrike të përdorura në praktikë - bateritë, gjeneratorët elektrikë - krijojnë një ndryshim të caktuar potencial. Sasia e energjisë së marrë nga burimi varet nga sasia e ngarkesës së transferuar.
Konsideroni, për shembull, një fener makine të lidhur me një bateri, diferenca e potencialit të terminalit të së cilës është 12 V. Sasia e energjisë e konvertuar nga feneri në dritë (dhe, natyrisht, në nxehtësi) është proporcionale me ngarkesën që rrjedh nëpër fener, e cila nga ana tjetër varet nga sa kohë ka ndezur feneri. Nëse një ngarkesë prej 5,0 C kalon nëpër fenerin gjatë një periudhe kohore, atëherë energjia e konvertuar nga feneri do të jetë (5,0 C) * (12,0 V) = 60 J. Nëse e lini fenerin ndezur dy herë më shumë, atëherë një ngarkesa prej 10.0 do të kalojë nëpër të C, dhe sasia e energjisë së konvertuar do të jetë (10.0 C)*(12.0 V) = 120 J.
Efektet e shkaktuara nga një ose një tjetër shpërndarje ngarkese mund të përshkruhen si duke përdorur forcën e fushës elektrike ashtu edhe përmes potencialit elektrik. Ekziston një lidhje e ngushtë midis fuqisë së fushës dhe potencialit. Le të shqyrtojmë fillimisht këtë lidhje për rastin e një fushe elektrike uniforme, për shembull, fusha midis pllakave në Fig. 24.1 me diferencë potenciale V ba. Puna e një fushe elektrike për të lëvizur një ngarkesë pozitive q nga pika a deri në pikën b e barabartë me

W = - qV ba

Le t'i kushtojmë vëmendje faktit se vlera V ba = V b - V a negative ( V ba më e lartë se në pikën b(dhe është pozitiv në lidhje me potencialin në pikë b). Prandaj, puna e bërë në terren është pozitive.
Nga ana tjetër, puna është e barabartë me produktin e forcës dhe zhvendosjes, dhe forcën që vepron në ngarkesë q, Ka F = qE, Ku E- intensiteti i një fushe elektrike uniforme midis pllakave. Kështu,

W = Fd = qEd

Ku d- distanca midis pikave a Dhe b(përgjatë linjës së energjisë). Duke barazuar këto shprehje për punë, marrim

- qV ba = qEd

V b - V a = V ba = - Ed(fushë E homogjene).

Shenja minus në anën e djathtë thjesht tregon këtë V a V b, d.m.th. Potenciali i pllakës pozitive është më i lartë se ai negativ, siç kemi thënë tashmë. Ngarkesat pozitive priren të lëvizin nga një zonë me potencial të lartë në një zonë me potencial të ulët. Nga këtu mund të gjeni E:

E = - V ba /d .

Nga barazia e fundit është e qartë se forca e fushës elektrike mund të matet si në volt për metër (V/m) dhe në njuton për kulomb (N/C). Këto njësi janë ekuivalente me njëra-tjetrën: 1 N/C = 1 N m/C m = 1 J/C m = 1 V/m.

Për të kaluar në rastin e përgjithshëm të një fushe elektrike johomogjene, kujtoni marrëdhënien midis forcës F dhe energjinë potenciale U shkaktuar nga kjo forcë. Diferenca e energjisë potenciale në dy pika në hapësirë a Dhe b do të përcaktohet nga formula

Ku dl- zhvendosje infinitimale, dhe integrali merret përgjatë një trajektore arbitrare midis pikave a Dhe b. Në rastin e një fushe elektrike, ne jemi më të interesuar për ndryshimin jo në energjitë potenciale, por në potenciale:

V ba = V b - V a = (U b - U a)/q

Forca e fushës elektrike E në çdo pikë të hapësirës përcaktohet nga raporti i forcës ndaj ngarkesës: E = F/q. Duke zëvendësuar këto dy barazi në formulë, marrim

Kjo është marrëdhënia e përgjithshme që lidh forcën e fushës elektrike me ndryshimin e potencialit.

Kur fusha është uniforme, për shembull, në Fig. 24.1 përgjatë një trajektoreje paralele me vijat e forcës nga një pikë a në pjatën pozitive deri në pikën b në pllakën negative (që nga drejtimet E Dhe dl përkojnë kudo) kemi

Ku d- distanca përgjatë vijës së fushës ndërmjet pikave a Dhe b. Dhe përsëri, shenja minus në anën e djathtë tregon vetëm se në Fig. 24.1 V a > V b .

Për të vazhduar. Shkurtimisht për publikimin e mëposhtëm:

Komentet dhe sugjerimet janë të pranuara dhe të mirëseardhura!