Работа электрического поля
Работа электростатического поля
Аналогия с работой силы тяжести
Знак потенциальной энергии
Знак потенциальной энергии
Знак потенциальной энергии
Знак потенциальной энергии
Работа при перемещении по разным траекториям
Работа электрического поля не зависит от траектории
Работа при перемещении по замкнутой траектории
Потенциал электрического поля
Потенциал электрического поля
Напряженность и напряжение
Энергия и потенциал точечного заряда
Заряды и массы. Аналогия.
Эквипотенциальные поверхности
430.71K
Категория: ФизикаФизика

Работа электрического поля. (10 класс)

1. Работа электрического поля

10 класс

2.

Работа электростатического поля
Знак потенциальной энергии в механике
Знак потенциальной энергии в электростатике
Независимость работы от траектории
Потенциал электрического поля
Напряженность и напряжение
Энергия и потенциал точечного заряда
Заряды и массы. Аналогия.
Эквипотенциальные поверхности
выход

3. Работа электростатического поля

+
+
+
+
+
+
+
+
d1
+
+ F
S
d2
-
Из
Поместим
рисунка находим:
заряд +q в
электрическое
S = d1 – dполе.
2
Под
Во время
действием
движения
поляна
заряд переместится
действует сила
по
F =qE,
направлению
которая
силовых
совершает
линий.
работу:
A = FScos(0°) = qE(d1 – d2) = -(qEd2 – qEd1) = - ΔWp
Wp = qEd

4. Аналогия с работой силы тяжести

Заряд q перемещается
в электрическом поле
Тело массы m перемещается
в поле силы тяжести
+
F = qE
d1
F = mg
h1
+
d2
----------
Wp = qEd
Aэл.поля = -ΔWp
h2
A = FScos(0)
= mg(h1 – h2)
Wp = mgh
= -(mgh2 – mgh1) = - ΔEp
Aтяж = -ΔWp

5. Знак потенциальной энергии

m>0
h>0
Wp = mgh > 0
h
«0» высоты
h
m>0
h<0
Wp = mgh < 0
Знак потенциальной энергии
зависит только от знака высоты
(от выбора «0» уровня)

6. Знак потенциальной энергии

Пример 3
1
2
+ + + +
F = qE
F = qE
+-
- - - -
d
«0» уровень
Wp = -|qEd|
+|qEd| <> 00
d
«0» уровень
Знак энергии заряда, находящегося в электрическом
поле, зависит: от направления поля, знака заряда и
выбора «0» уровня

7. Знак потенциальной энергии

Знак потенциальной энергии равен знаку
работы электрического поля при
перемещении заряда на «0» уровень.
A = -ΔWp = - (Wp2 – Wp1) = - (0 – Wp1) = Wp1
Пример 1
+
F = qE
A = FScos(0°) > 0
S
Wp = +|qEd|
«0» уровень

8. Знак потенциальной энергии

Второе
Знак
потенциальной
правило:
энергии равен знаку
работы
Если
сила,
электрического
действующая поля
на заряд,
при
перемещении
направлена
назаряда
«0» уровень,
на «0» то
уровень
Wp > 0
A = -ΔWp = - (Wp2 – Wp1) = - (0 – Wp1) = Wp1
Пример 2
+
S
«0» уровень
F = qE
Для
A =перемещения
FScos(180°)на< 0
«0» уровень необходимо
на заряд подействовать
внешней
Wp = силой
-|qEd|
(на рисунке не указана).

9. Работа при перемещении по разным траекториям

электрического поля
A231 =Работа
FS231cos(α)
= =F*FBC
cos(0°)==F=F*AB
cos(90°)
cos(0°)
=*BC
0
**cos(α)
*FCB
*AC
*cos(90°)
не зависит от траектории.
A
+
S2
F
α
A1 = F*BC
A2= 0
A3 = F*BC
S1
S3 α
C
B
A2+ A3 = A1

10. Работа электрического поля не зависит от траектории

A12 = -ΔW12 = - (W2 – W1)
1
II
+
F
Энергии заряда W1 и W2 не
зависят от траектории.
Следовательно, при
перемещении заряда по
траекториям I и II работа
одинакова.
I
2

11. Работа при перемещении по замкнутой траектории

При перемещении заряда по замкнутой линии
A
=
FS
cos(α)
=
F
AB
cos(α)
=
F
cos(180°)
cos(90°)
=
F
= 0= - F BC
*=
*BC
*FCA
**BC
*cos(90°)
*cos(180°)
1
1
2
3
2
3
работа электрического поля равна нулю. *
A
+
F
α
S3
C
A1 = F*BC
S1
+
F
S2 α
F
B
A2 = - F*BC
A3= 0
A123= 0

12. Потенциал электрического поля

На заряд, находящийся в электрическом поле,
действует сила F
1
+
q
FE1
Если удалить заряд, то в
точке «останется»
напряженность
F
E
q
Напряженность – силовая
характеристика
электрического поля

13. Потенциал электрического поля

Заряд, находящийся
Потенциал –вэнергетическая
электрическом поле,
характеристика
обладает потенциальной
электрического
энергией.
поля
«0» уровень
d1
1
?
+
q
φ1F1
Что «осталось»
Если
удалить заряд,
в точке?
то в
точке «остался»
Wp = |qEd|
потенциал
Wp qEd
Ed
q
q
[Wp ] Дж
[ ]
В
[q]
Кл

14. Напряженность и напряжение

1 - 2 Uзаряд из точки
[U 1
] в точку
В
Переместим
2
E
E
d
φ
q1 F
d
φ2
+
1
Δd
2
[ d ]
м
Работа электрического поля:
A = FS= qEΔd
A = - (Wp2 – Wp1) = Wp2 – Wp1
Wp1 = qφ1; Wp2 = qφ2
A = qEΔd = q(φ1 – φ2) = qU
U = φ1 – φ2 - разность
потенциалов или напряжение

15. Энергия и потенциал точечного заряда

F – изменяется,
следовательно, разобьем
Qq
Q
Переместим
заряд
q
из
точки
a
в
точку
b
Wp k
Wp q k
путь на
r небольшие участки Δr Si
Работа электрического поля:
A = F1ΔS1 + F2ΔS2 + …
+
q ΔSF1 ΔS
S ΔS …
a 2 3
+
Q φa
+
φb
Fb
Qq
Qq
A k 2 S1 k 2 S 2 ...
r1
r2
Qq
Qq
A k
k
ra
rb

16. Заряды и массы. Аналогия.

Взаимодействие зарядов
q1
+ F
F - q2
r
q1q2
F k 2
r
q1q2
Wp k
r
q2 < 0
→ Wp < 0
Взаимодействие масс
m1
F
F
r
m1m2
F G 2
r
m1m2
Wp G
r
m2

17. Эквипотенциальные поверхности

При перемещении заряда перпендикулярно силовым
Поверхность,
все точки которой
линиям электрического
поля A = имеют
q(φ1 – φравный
2) = 0,
потенциал, называется эквипотенциальной
следовательно, φ1 = φ2
Однородное поле
Поле точечного заряда
+
+
Q
+
English     Русский Правила