Die potentielle Energie der elektrischen Ladung ist abhängig von seiner Position im elektrischen Feld. Deshalb ratsam, energetische Eigenschaft Punkte des elektrischen Feldes. Da die Energie, die Kraft auf eine Ladung q in einem elektrischen Feld, direkt proportional zur Ladung q, die Arbeit der Kräfte Felder beim verschieben der Ladung auch direkt proportional zur Ladung q. Daher, und die potentielle Energie der Ladung in einem beliebigen Punkt des elektrischen Feldes ist direkt proportional zu der diese Ladung:

P_In = f_Inq. (15.8)

Proportionalitätsfaktor f_In für jede zu einem bestimmten Punkt des Feldes konstant bleibt und kann dazu dienen, Energie-Eigenschaft der Felder in diesem Punkt.

Die energetische Eigenschaft f elektrischen Feldes an dieser Stelle genannt Potenzial Felder in diesem Punkt. Das Potenzial gemessen wird die potentielle Energie eines einzelnen positiven Ladung, die sich in einem bestimmten Punkt des Feldes:

f_In = P_In/q. (15.8und)

Das Potenzial von elektrischen Feld ist numerisch gleich der Arbeit, engagierten Kräften Felder beim verschieben von einzelnen positiven Ladung von diesem Punkt aus in die Unendlichkeit.

Das Potenzial Felder in diesem Punkt berechnet werden kann theoretisch. Er bestimmt die Größe und die Anordnung der Ladungen, die Feld, und auch die Umwelt. Aufgrund der Komplexität solcher Berechnungen hier werden wir Sie nicht führen werden. Schreiben wir nur die Formel für die Kapazität des Feldes Punkt der Ladung q, die daraus resultierende dieser Berechnung.

Wenn der Abstand von der Ladung q auf den Punkt 1, in dem Potenzial berechnet, bezeichnen durch r₁ (Reis. 15.11), so kann man zeigen, was für ein Potenzial in diesem Punkt:

f₁ = q/4пԑ_Cr₁. (15.9)

Beachten, dass nach dieser Formel berechnet Potenzial Felder, erstellt von Ladung q, die gleichmäßig verteilt auf der Oberfläche der Kugel, für alle Punkte, außerhalb der Kugel. In diesem Fall r₁ bezeichnet den Abstand von der Mitte der Kugel auf den Punkt 1. (Denken Sie, wenn bei der Berechnung nach der Formel (15.9) das Potenzial, positiv und wenn der negativ ist.)

Sie sollten beachten, dass das Potenzial der Felder positiven Ladung reduziert werden, wenn die Entfernung von der Ladung, und das Potential des Feldes eine negative Ladung — erhöht. Da das Potenzial ist eine Skalare Größe, dann, wenn Sie ein Feld erstellt, die von vielen Ladungen, das Potenzial in jedem Punkt des Feldes ist gleich der algebraischen Summe der Potentiale, die in diesem Punkt jeder Ladung getrennt.

Die Arbeit der Kräfte Felder Ausdrücken kann mit Hilfe der Differenz der Potentiale. Erinnern wir uns an die, dass die Arbeit beim verschieben der Ladung q_PR zwischen den Punkten 1 und 2 (Reis. 15.11) definiert durch die Formel (15.6und):

A₁₂ = -DP₂₁= -(P₂ - P₁).

Ersetzen N der Wert aus der Formel (15.8), erhalten:

A₁₂ = -(f₂q_PR — f₁q_PR) = -q_PR(f₂— f₁) = — q_PRDF.

Mit statt Zuwachs Potential DF= f₂— f₁ Potentialdifferenz in der anfangs-und der Endpunkt der Trajektorie f₁— f₂, erhalten:

A₁₂ = q_PR(f₁— f₂).

Potentialdifferenz (f₁— f₂) heißt die Spannung zwischen den Punkten 1 und 2 und wird U₁₂. So:

A₁₂ = q_PRU₁₂

Mit gesenktem Indizes, erhalten:

A = qU. (15.10)

Daher, die Arbeit der Kräfte Felder beim verschieben der Ladung bei der zwischen zwei Punkten Felder direkt proportional zu der Spannung zwischen diesen Punkten.

Leiten Sie aus (15.10) die Einheit für die Spannung U in SI:

U=A/q=1 J/1 C=1 J/C=1 kg*m²/(mit³*Und)=1 In.

In der SI-Einheit der Spannung akzeptiert Volt (In). Volt genannt, ist die Spannung (Potentialdifferenz) zwischen zwei Punkten Felder, bei dem, durch verschieben der Ladung in 1 CL von einem Punkt zum anderen, das Feld begeht die Arbeit in 1 J..

Beachten, dass in der Praxis die Ladungen immer bewegen sich zwischen zwei bestimmten Punkten des Feldes, daher ist es wichtig zu wissen Spannung zwischen den einzelnen Punkten, und nicht Ihre Potenziale.

Aus der Formel (15.9) sehen, dass an allen Punkten des Feldes, Abstand r₁ von punktförmigen Ladung q (Reis. 15.11), das Potenzial f₁ wird die gleiche sein. Alle diese Punkte befinden sich auf der Oberfläche einer Kugel, die beschriebene Radius r₁ der Punkt, in dem Punkt Ladung q.

Die Oberfläche, alle Punkte, von denen haben das gleiche Potenzial, heißt эквипотенциальной (vom lateinischen «экви» — gleich). Die Schnitte solcher Flächen mit Potential f₁ und f₂ für Felder, Spot-Ladung auf Reis. 15.11 zeigt Kreisen. Für эквипотенциальной Oberfläche Fair-Verhältnis

ф=const. (15.11)

Es stellt sich heraus, dass die Linien des elektrischen Feldes immer normal an Potential Oberflächen. Das bedeutet, dass die Arbeit der Kräfte Felder beim verschieben der Ladung auf эквипотенциальной Oberfläche ist gleich null. (Zeigen Sie, dass diese Schlussfolgerung ergibt sich auch direkt aus der Formel (15.10).)

Da die Arbeit der Kräfte Felder beim verschieben der Ladung haben, wird nur die Differenz der Potentiale zwischen Beginn und Ende des Weges, beim verschieben der Ladung q mit einer эквипотенциальной der Oberfläche auf eine andere (Potentiale, die f₁ und f₂) diese Arbeit ist nicht abhängig von der Form Weg und gleich A=q( f₁—f₂).

In Zukunft beachten, dass unter der Einwirkung der Felder positive Ladungen immer verschoben von größeren Kapazität zu weniger, und negativ — im Gegenteil.