Эквипотенциальные поверхности – силовые линии, свойства и примеры электрического поля
4.3
Средняя оценка: 4.3
Всего получено оценок: 82.
4.3
Средняя оценка: 4.3
Всего получено оценок: 82.
Одним из способов описания электрического поля являются эквипотенциальные поверхности. Рассмотрим подробнее смысл и метод построения таких поверхностей.
Потенциал электрического поля
Поскольку со стороны электрического поля на заряд действует сила, при перемещении заряда полем совершается некоторая работа (положительная, если заряд перемещается по направлению вектора силы, и отрицательная в противоположном случае). Следовательно, электрическое поле обладает некоторой потенциальной энергией.
Сила, действующая на заряд, пропорциональна этому заряду. А значит, потенциальная энергия поля также будет пропорциональна ему. Коэффициент пропорциональности, равный отношению потенциальной энергии поля к величине заряда, является энергетической характеристикой данного поля, и называется потенциалом:
$$\varphi ={W_{потенц}\over q}$$
Отметим, что потенциал пропорционален напряженности электрического поля, и численно равен работе, которая совершается, при удалении единичного заряда из этого поля (перемещения на бесконечное расстояние).
Эквипотенциальная поверхность
Если рассмотреть поле, создаваемое точечным зарядом, то его напряженность падает по мере удаления от заряда в любом направлении. Следовательно, по мере удаления происходит и уменьшение потенциала поля. При этом в пространстве вокруг заряда можно указать ряд точек, обладающих одинаковым потенциалом.
Напомним, что точки, равноудаленные от некоторой заданной, образуют сферу. А значит, точки вокруг точечного заряда, обладающие одним и тем же потенциалом, также будут образовывать сферу с центром, лежащим в точечном заряде. Важное свойство этой сферы – при перемещении заряда по ней работа поля равна нулю, поскольку потенциальная энергия во всех точках этой поверхности одинакова. Нулевая работа перемещения также следует из того факта, что вектор напряженности перпендикулярен этой сфере (а значит, и направлению перемещения).
Поверхность, образованная точками с одним потенциалом, называется эквипотенциальной. Силовые линии и эквипотенциальные поверхности всегда взаимно перпендикулярны, а значит, работа поля по перемещению заряда по эквипотенциальной поверхности равна нулю.
Плотность расположения эквипотенциальных поверхностей характеризует скорость изменения потенциала в данной области. Чем гуще расположены эквипотенциальные поверхности, тем быстрее меняется потенциал при движении перпендикулярно им.
Для однородного поля, например, созданного двумя заряженными пластинами, эквипотенциальные поверхности представляют собой плоскости, параллельные пластинам. И в этом случае также перемещение заряда по любой поверхности равного потенциала происходит перпендикулярно вектору напряженности, а значит работа поля по перемещению равна нулю.
Рис. 2. Эквипотенциальные поверхности однородного поля.Для поля, образованного несколькими зарядами, эквипотенциальные поверхности имеют более сложную конфигурацию, однако, и в этом случае линии напряженности перпендикулярны этим поверхностям. Например, эквипотенциальные поверхности диполя выглядят следующим образом:
Отметим еще одно интересное свойство эквипотенциальных поверхностей – они могут располагаться плотнее и реже, но никогда не пересекаются.
Что мы узнали?
Потенциал электрического поля пропорционален его напряженности, и численно равен работе, которая совершается, при удалении единичного заряда из этого поля. Точки, в которых потенциал одинаков, образуют поверхность, называемую эквипотенциальной. При перемещении заряда вдоль этой поверхности работа поля равна нулю.
Тест по теме
Доска почёта
Чтобы попасть сюда — пройдите тест.
Пока никого нет. Будьте первым!
Оценка доклада
4.3
Средняя оценка: 4.3
Всего получено оценок: 82.
А какая ваша оценка?
Эквипотенциальная поверхность (№1) | Физика. Закон, формула, лекция, шпаргалка, шпора, доклад, ГДЗ, решебник, конспект, кратко
Загрузка…
ВНИМАНИЕ! У этого текста есть несколько вариантов.
Ссылки находятся после текста
Вокруг точечного заряженного тела существует бесконечно большое множество точек, в которых потенциалы будут одинаковы. Все они будут лежать на сферической поверхности радиуса r с центром в источнике поля. Такую поверхность называют эквипотенциальной.
Эквипотенциальная поверхность — это геометрическое место точек равных потенциалов.
Если силовые линии создают силовой «образ» поля, то эквипотенциальные поверхности позволяют средствами графики изобразить энергетическую структуру электрического поля.
Для поля точечного заряженного тела эквипотенциальные поверхности являются концентрическими сферами (рис. 4.56). Линии напряженности электрического поля, направленные вдоль радиусов этих сфер, перпендикулярны эквипотенциальным поверхностям. И это — общее правило при графическом изображении эквипотенциальных поверхностей.
Линии напряженности электрического поля перпендикулярны эквипотенциальным поверхностям.
| Рис. 4.56. Эквипотенциальные поверхности заряженного поля |
| Рис. 4.57. Эквипотенциальные поверхности однородного электростатического поля |
Эквипотенциальные поверхности однородного поля параллельных пластин параллельны этим пластинам (рис. 4.57). Да и сами заряженные пластины являются эквипотенциальными поверхностями.
Загрузка…
Для более сложных полей эквипотенциальные поверхности имеют более сложную форму (рис. 4.58 и 4.59).
Линии напряженности поля показывают и направление уменьшения потенциала. Он уменьшается в направлении линий напряженности поля.
Отдельным примером эквипотенциальной поверхности является поверхность заряженного проводника.
| Рис. 4.58. Эквипотенциальные поверхности неоднородного электростатического поля |
| Рис. 4.59. Эквипотенциальные поверхности электростатического поля сложной структуры |
Эквипотенциальные поверхности — это не просто геометрические построения. Они отображают тот факт, что при перемещении заряженного тела по эквипотенциальной поверхности работа равна нулю, поскольку потенциальная энергия тела при этом не изменяется. Универсальным примером эквипотенциальной поверхности является поверхность проводника. Таким образом, заряженный проводник имеет определенный потенциал, одинаковый во всех точках его поверхности.
На этой странице материал по темам:
Вопросы по этому материалу:
Материал с сайта http://WorldOfSchool.ru
эквипотенциальных линий
эквипотенциальных линийЭквипотенциальные линии подобны контурным линиям на карте, которые повторяют линии равной высоты. В этом случае «высота» представляет собой электрический потенциал или напряжение. Эквипотенциальные линии всегда перпендикулярны электрическому полю. В трех измерениях линии образуют эквипотенциальные поверхности. Движение по эквипотенциальной поверхности не требует работы, так как такое движение всегда перпендикулярно электрическому полю. | Индекс Концепции напряжения | ||||||||||||||||||||||||||||||
|
2: Эквипотенциальные поверхности и линии
Эти идеальные свойства:
В результате в клетке может содержаться концентрация данного иона, отличная от той, которая существует снаружи. Таким образом, по обе стороны мембраны создается потенциал, называемый потенциалом покоя.
Эта кривизна известна как «краевые эффекты». ”
Предоставлено : Boundless.com. Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike 
9 января 2013 г. Предоставлено : OpenStax CNX. Расположен по адресу : http://cnx.org/content/m42317/latest/ . Лицензия : CC BY: Attribution 
Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/wiki/axon . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike 
Wikipedia.org/wiki/File:Complete_neuron_cell_diagram_en.svg . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike 
9 января 2013 г. Предоставлено : OpenStax CNX. Расположен по адресу : http://cnx.org/content/m42317/latest/ . Лицензия : CC BY: Attribution 
Расположен по адресу : http://cnx.org/content/m42331/latest/ . Лицензия : CC BY: Attribution 
