На початку цього розділу, вивчаючи електричне поле у вакуумі, ми вже відзначали його потенційний характер. Електричне поле буде потенційним і в речовині. Взагалі, електричне поле будь-якої системи зарядів (вільних або зв'язаних) є потенційним. Нагадаємо, що потенційний характер електричного поля виражається в тому, що робота по переміщенню електричного заряду з точки 1 в точку 2 в електричному полі не залежить від форми траєкторії і визначається виразом. Якщо точки 1 і 2 збіжаться, то. Потенційність електричного поля рівносильна твердженню, що робота електричного поля по переміщенню будь-якого заряду по замкненій траєкторії дорівнює нулю.
З іншого боку, роботу з переміщення заряду з якої-небудь кривої L можна обчислити за формулою:
Використовуючи формулу (1.4), для роботи по замкнутій траєкторії отримаємо:
.
В силу потенційності електричного поля
криволінійний інтеграл
ПИТАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ.
Які частинки є носіями електричного заряду?
Що значить зарядити тіло? Чи змінюється при цьому його маса?
Якщо потерти газетою дитяча повітряна куля, а потім наблизити його до стелі і відпустити, він станеться висіти під стелею. Чому?
Сформулюйте закон Кулона.
З якою силою діють два однойменних і рівних за величиною заряду на третій заряд, поміщений посередині між ними?
Чи залежить сила взаємодії зарядів від середовища, в якій вони знаходяться?
Яким чином заряди, що знаходяться на деякій відстані один від одного, взаємодіють?
Дайте визначення напруженості електричного поля.
Що називається напругою між двома точками поля?
Поясніть, що таке потенціал деякої точки поля і потенційна енергія заряду, що знаходиться в даній точці.
Як пов'язані дві характеристики електричного поля - напруженість і потенціал?
Потенціал зростає в міру віддалення від точкового заряду. Який знак заряду?
Сформулюйте принцип суперпозиції.
Електричне поле створюють два різнойменних точкових заряди, рівних за абсолютною величиною. Як спрямований вектор напруженості в точках, рівновіддалених від цих зарядів? Чому дорівнює потенціал в цих точках?
Зобразити графічно електричне поле двох рівних за абсолютною величиною а) різнойменних, б) однойменних точкових зарядів.
Поруч з нейтральним металевою кулею перебуває точковий заряд. Зобразити картину силових ліній електричного поля у всьому просторі. Те ж саме зробіть для точкового заряду, що знаходиться поблизу поверхні Землі.
Сформулюйте теорему Гаусса. Наведіть приклади її застосування.
Нехай Е1 = 100 В / м - напруженість електричного поля в точці, віддаленій на відстані r1 = 1 см від а) точкового заряду, б) довгої зарядженої нитки, в) рівномірно зарядженої пластини великих розмірів. Чому буде дорівнювати напруженість електричного поля у всіх перерахованих випадках при r2 = 0,5 см?
Як змінюється напруженість і потенціал електричного поля в залежності від відстані до центру а) рівномірно запряженій сфери, б) двох різнойменно заряджених рівними за абсолютною величиною зарядами концентричних сфер? Побудуйте графіки.
Чим будова провідників відрізняється від будови діелектриків?
Що таке електростатичний захист?
В якому випадку сила електростатичного взаємодії двох металевих куль більше - при наявності однойменних або різнойменних зарядів на кулях (за інших рівних умов)?
Поблизу поверхні Землі існує електричне поле і його напруженість така, що різниця потенціалів між точками на рівнях голови та п'ят може дорівнювати 200 В. Чи становить таку напругу небезпеку для людини?
Два кульки з зарядами +5 нКл і 3 нКл з'єднують дротом. Як розподілиться заряд на кульках, якщо а) кульки однакові, б) радіус першого кульки в 2 рази більший за радіус другого?
Чи завжди між провідником, зарядженим позитивно, і провідником, зарядженим негативно, існує різниця потенціалів?
Опишіть процес поляризації діелектрика.
Чому до зарядженого тіла притягуються легкі нейтральні папірці?
Які набої називаються а) поляризаційними, б) вільними?
Дайте визначення вектора електричного зміщення. Що характеризує даний вектор?
Сформулюйте теорему Гаусса для електричного поля в діелектриках.
Між пластинами зарядженого плоского конденсатора, відключеного від джерела напруги, ввели діелектрик (ε = 2). У скільки разів зміняться величини векторів напруженості і електричного зміщення між пластинами?
Дайте визначення вектора поляризації. Який його фізичний зміст?
Що таке конденсатор. Де і з якою метою його застосовують?
Дайте визначення електроємності конденсатора. Від яких параметрів вона залежить?
Як зміниться щільність енергії електричного поля конденсатора, якщо його заряд збільшити в два рази?
Конденсатор заряджений і відключений від джерела напруги. Яким чином можна збільшити його енергію в два рази?
Поясніть, що означає термін «потенційність» електричного поля.