Електростатичне поле та його потенціал
Информация - Физика
Другие материалы по предмету Физика
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Факультет землевпорядкування та кадастру
РЕФЕРАТ
на тему:
Електростатичне поле. Потенціал електростатичного поля. різниця потенціалів. Закон постійного струму. Закон ома.
Виконала: студентка І курсу ЗВ-ІІІ
Шевченко Яна
Київ 2007
Електростатичне поле
Перш ніж вводити поняття електростатичного поля, слід поговорити про теорію близькодії на відстані, яку почав розвивати англійський фізик Майкл Фарадей, а остаточно завершив Максвелл. Цю теорію в сучасному її вигляді зрозуміти надзвичайно важко, особисто я ніяк не розумію, яким же чином за теорією близькодії один заряд безпосередньо „відчуває” присутність іншого через пустоту.
Тут доцільно провести аналогію з ньютонівською теорією „далекодії на відстані”, згідно з якою одне тіло з величезною силою притягує інше тіло, знову ж таки через пустоту, так званий міжзоряний „вакуум”, хоча, ніхто дотепер не сказав, що це таке. Тільки уявіть, у пустоті діють так звані „сили”, і щоби їх „якось” компенсувати, одне тіло повинно обертатися навколо іншого, або навколо їх барицентра, тоді відцентрова сила (тут вже без лапок, бо вона цілком реальна!) якраз компенсує ньютонівську „силу тяжіння”. Далі більше. Уявіть собі, що електромагнітні хвилі розповсюджуються у „вакуумі” з кінцевою швидкістю. А значить, ніякий це не вакуум, а реальне середовище, подібне до середовища, у якому розповсюджується звук, теж, як відомо, з кінцевою швидкістю. Хто мені скаже, як буде розповсюджуватись звукова хвиля у безповітряному просторі? Або електромагнітна хвиля у пустоті? Швидкість цих хвиль буде рівною нескінченності. Кінцева швидкість поширення звуку говорить про те, що звук переносить повітря, цілком певний коефіцієнт опору якому має звукова хвиля. До того ж, швидкість поширення звуку в інших середовищах відмінна від швидкості поширення його в повітрі, але скрізь вона кінцева. Середовище, у якому поширюються електромагнітні хвилі, теж з певним коефіцієнтом опору, звалося раніше (кілька століть тому справді великі були праві, але їх не чули!) і зветься тепер ефіром, я не боюся цього терміну, хоч нехай сучасні фізики-теоретики повісять мене на першій гілляці.
Це був лише відступ. Повертаючись до теорії близькодії, можна сказати, що один заряд „відчуває” дію іншого. Під час переміщення одного заряду А сила, що діє на інший заряд В, вмить змінює своє значення. Причому, ні з самим зарядом В, ні з оточуючим простором нічого не відбувається.
За ідеєю Фарадея, електричні заряди не діють один на одного безпосередньо. Кожен заряд створює в навколишньому просторі електричне поле. Поле одного заряду діє на другий заряд і навпаки.
Спочатку ця ідея виражала одну лише впевненість Фарадея у неможливості взаємодії одного тіла на інше через пустоту. Доказів існування поля не було. Таких доказів і не можна дістати, досліджуючи нерухомі заряди. Успіх прийшов після вивчення електромагнітних взаємодій рухомих частинок. Спочатку було доведено існування змінних у часі полів, і тільки після цього зроблено висновок про реальність електричного поля нерухомих зарядів.
Використавши ідеї Фарадея, Максвелл теоретично довів скінченну швидкість поширення у просторі електромагнітних взаємодій, чим фактично показав реальність світлоносного ефіру.
Теж, задля відступу скажу, що людям, які пізнали вершки фізичних знань, здається, що вони знають дуже багато. Насправді ж, їх знання, навіть разом взяті, настільки мізерні, що не дозволяють зрозуміти світ Божий. От і Максвелу не повірили. Згодом фізики відмовились від не те що очевидного, а доведеного факту, відкинувши ефір, як середовище.
Про електричне поле сказано наступне воно матеріальне, існує незалежно від нас, від наших уявлень про нього. Головна властивість електричного поля здатність його діяти на електричні заряди з певною силою.
Електричне поле нерухомих зарядів називають електростатичним. Воно незмінне з часом і створене тільки електричними зарядами; існує в просторі, який оточує ці заряди і нерозривно з ними повязане.
Потенціал електростатичного поля
Робота будь-якого електростатичного поля під час переміщення зарядженого тіла з однієї точки в іншу, як і робота однорідного поля, не залежить від форми траєкторії. На замкнутій траєкторії робота електростатичного поля рівна нулю. Поля, які мають таку властивість, називають потенціальними.
Потенціальна енергія заряду в електростатичному полі пропорційна заряду. Це справедливо як для однорідних, так і для неоднорідних полів. Отже, відношення потенціальної енергії до заряду не залежить від заряду, вміщеного в полі.
Це дає змогу ввести нову кількісну характеристику поля потенціал. Потенціалом електростатичного поля називають відношення потенціальної енергії заряду в полі до величини цього заряду. Іншими словами, потенціал чисельно дорівнює енергії одиничного заряду в полі:
Якщо за нульовий рівень потенціалу взяти негативно заряджену пластину, то потенціал однорідного поля дорівнює
де Е напруженість поля, d відстань від пластини.