O potencial do campo elétrico, a relação entre força e potencial

Considere a relação de tensão e potencial emcampo elétrico. Suponha que tenhamos algum tipo de corpo positivamente carregado. Este corpo é cercado por um campo elétrico. Vamos transferir para este campo uma carga positiva, na qual o trabalho de transferência será executado. A magnitude desse trabalho é diretamente proporcional ao tamanho da carga e depende de sua posição no campo. Se considerarmos a razão entre a magnitude do trabalho perfeito A e a magnitude da carga transferida q, então a magnitude de tal interconexão A / q não dependerá da magnitude da carga transferida, mas dependerá apenas da escolha de pontos de deslocamento e a forma do caminho não importa.

Eu introduzo a carga no campo movendo isto fora deponto infinitamente remoto, cuja intensidade de campo é igual a zero. A magnitude da relação de trabalho que terá que ser executada contra as forças do campo elétrico, para a magnitude da carga que é transferida, dependerá apenas da posição do último ponto de deslocamento. Como conseqüência, esse valor serve para caracterizar tal ponto do campo.

O valor, que é medido pela razão de trabalho,realizada quando uma carga positiva é transferida para um determinado ponto do campo do infinito, para a quantidade de carga que se move, o potencial do campo é chamado.

A partir da definição, pode-se ver que, em certo ponto, o potencial do campo é igual ao trabalho que ocorre quando uma carga positiva se move para um determinado ponto a partir do infinito.

O valor do potencial indicado pela letra φ:

φ = A / q

Potencial é um valor escalar. Os potenciais de cada ponto de campo de um corpo carregado positivamente têm um valor positivo, e os potenciais do campo de um corpo com uma carga negativa têm um valor negativo.

Vamos demonstrar que a relação da quantidade de trabalho que é realizada durante a transferência de uma carga positiva para a magnitude da carga transferida é igual à diferença de potencial dos pontos de deslocamento.

A diferença de potencial de dois pontos de campo diferentesao mesmo tempo, chamou a força de campo entre esses pontos. Se a tensão de campo é denotada pela letra U, então a relação entre intensidade e potencial é expressa pela igualdade:

U = φ₁ - φ₂

Nesta definição, o potencial é ilimitadoo ponto remoto será zero. Neste caso, diz-se que um ponto de potencial zero pode ser um ponto arbitrário do campo, sua escolha é completamente condicional. A diferença de potencial de dois pontos arbitrários do campo não depende do ponto escolhido de potencial zero.

Nos trabalhos teóricos, o ponto zero do potencial é um ponto infinitamente remoto. E na prática - qualquer ponto na superfície da terra.

Assim, o potencial em física é uma quantidade que é medida pela razão de trabalho quando uma carga positiva é transferida da superfície da Terra para um determinado ponto do campo até a magnitude da carga.

A relação entre intensidade e potencial expressacaracterística de campo elétrico. Além disso, se a intensidade serve como sua característica de força e nos permite determinar a magnitude da força que atua sobre uma carga em um ponto arbitrariamente tomado deste campo, então o potencial é sua característica de energia. Os potenciais em diferentes pontos do campo elétrico, podemos determinar a quantidade de trabalho no movimento de carga usando a fórmula:

A = qU, ou A = q (φ₁ - φ₂),

onde q é a quantidade de carga, U é a tensão entre os pontos do campo e φ, φ₂ é o potencial dos pontos de deslocamento.

Considere a relação entre tensão epotencial em um campo elétrico único. A intensidade E em qualquer ponto deste campo é a mesma e, portanto, a força F, que atua em uma carga unitária, também é igual e igual a E. Daí resulta que a força que atua na carga q neste campo será F = qE.

Se a distância entre dois pontos de um tal campo for d, então à medida que a carga se move, o trabalho será feito:

A = Fd = gEd = g (φ₁-φ₂),

onde φ₁-φ₂ é a diferença de potencial entre os pontos de campo.

A partir daqui:

E = (φ₁-φ₂) / d,

isto é a intensidade de um campo elétrico uniforme será igual à diferença de potencial, que cai em uma unidade de comprimento, que é tomada ao longo da linha de campo deste campo.

Em pequenas distâncias, a relação entre força e potencial é determinada de maneira semelhante em um campo não uniforme, uma vez que qualquer campo entre dois pontos próximos pode ser considerado uniforme.

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