Работа электрического поля. (10 класс) презентация

Потенциал электрического поля

Напряженность и напряжение

Энергия и потенциал точечного заряда

выход

Заряды и массы. Аналогия.

Эквипотенциальные поверхности

Из рисунка находим:
S = d1 – d2

Во время движения на заряд действует сила F =qE, которая совершает работу:

A = FScos(0°) = qE(d1 – d2) = -(qEd2 – qEd1) = - ΔWp

Wp = qEd

Wp = mgh

A = FScos(0) = mg(h1 – h2)
= -(mgh2 – mgh1) = - ΔEp

Заряд q перемещается в электрическом поле

Тело массы m перемещается в поле силы тяжести

m > 0
h < 0

Wp = mgh < 0

Знак потенциальной энергии зависит только от знака высоты (от выбора «0» уровня)

+ + + +

Знак энергии заряда, находящегося в электрическом поле, зависит: от направления поля, знака заряда и выбора «0» уровня

Пример 1

Пример 2

Пример 3

Пример 1

«0» уровень

S

A = -ΔWp = - (Wp2 – Wp1) = - (0 – Wp1) = Wp1

A = FScos(0°) > 0

Wp = +|qEd|

Пример 2

«0» уровень

S

A = -ΔWp = - (Wp2 – Wp1) = - (0 – Wp1) = Wp1

A = FScos(180°) < 0

Wp = -|qEd|

Для перемещения на «0» уровень необходимо на заряд подействовать внешней силой (на рисунке не указана).

Второе правило:
Если сила, действующая на заряд, направлена на «0» уровень, то Wp > 0

A1 = FS1cos(α) = F*AB*cos(α) = F*BC

A1 = F*BC

A3 = FS3cos(0°) = F*CB*cos(0°) = F*BC

A3 = F*BC

A2 = FS2cos(90°) = F*AC*cos(90°) = 0

A2= 0

A2+ A3 = A1

B

C

A

Работа электрического поля не зависит от траектории.

α

2

1

A12 = -ΔW12 = - (W2 – W1)

Энергии заряда W1 и W2 не зависят от траектории. Следовательно, при перемещении заряда по траекториям I и II работа одинакова.

I

II

A1 = FS1cos(α) = F*AB*cos(α) = F*BC

A1 = F*BC

A2 = FS2cos(180°) = F*BC*cos(180°) = - F*BC

A2 = - F*BC

A3 = FS3cos(90°) = F*CA*cos(90°) = 0

A3= 0

A123= 0

B

C

A

При перемещении заряда по замкнутой линии работа электрического поля равна нулю.

α

1

Напряженность – силовая характеристика электрического поля

На заряд, находящийся в электрическом поле, действует сила F

Если удалить заряд, то в точке «останется» напряженность

1

Потенциал – энергетическая характеристика электрического поля

Если удалить заряд, то в точке «остался» потенциал

«0» уровень

Заряд, находящийся в электрическом поле, обладает потенциальной энергией.

Wp = |qEd|

Что «осталось» в точке?

?

1

Переместим заряд из точки 1 в точку 2

Работа электрического поля: A = FS= qEΔd

2

A = - (Wp2 – Wp1) = Wp2 – Wp1

Wp1 = qφ1; Wp2 = qφ2

A = qEΔd = q(φ1 – φ2) = qU

U = φ1 – φ2 - разность потенциалов или напряжение

φ1

φ2

Работа электрического поля:
A = F1ΔS1 + F2ΔS2 + …

F – изменяется, следовательно, разобьем путь на небольшие участки ΔSi

При перемещении заряда перпендикулярно силовым линиям электрического поля A = q(φ1 – φ2) = 0, следовательно, φ1 = φ2

+

+