§ 22. Рознасць патэнцыялаў электрастатычнага поля. Напружанне. Сувязь паміж напружаннем і напружанасцю аднароднага электрастатычнага поля

Патэнцыяльная энергія любой сістэмы цел, якія ўзаемадзейнічаюць праз патэнцыяльныя сілы, залежыць ад выбару нулявога пункта (нулявога ўзроўню). Аднак змяненне патэнцыяльнай энергіі адназначна характарызуе працэс пераходу сістэмы з аднаго стану ў другі. Гэта датычыцца і змены патэнцыяльнай энергіі зараджанай часціцы (зараду) у электрастатычным полі.

Мал.
Мал. 118

Рознасць патэнцыялаў. Перамяшчэнне зараджаных часціц у электрастатычным полі, якое суправаджаецца змяненнем іх патэнцыяльнай энергіі, характарызуюць, выкарыстоўваючы паняцце «рознасць патэнцыялаў». Як і прырашчэнне патэнцыяльнай энергіі, рознасць патэнцыялаў не залежыць ад выбару нулявога пункта. Няхай пробны зарад q0 перамяшчаецца ў электрастатычным полі пад дзеяннем сілы поля з пункта 1 у пункт 2, патэнцыялы якіх φ1 і φ2 (мал. 118).

Рознасць патэнцыялаў U12 паміж двума пунктамі электрастатычнага поля — фізічная скалярная велічыня, роўная адносінам работы, якую выконвае сіла поля пры перамяшчэнні пробнага зараду з пачатковага пункта ў канцавы, да значэння гэтага зараду:

U subscript 12 equals A subscript 12 over q subscript 0.

З улікам выразаў (21.3) і (21.4) атрымаем:

U subscript 12 equals fraction numerator W subscript straight п 1 end subscript minus W subscript straight п 2 end subscript over denominator q subscript 0 end fraction equals fraction numerator straight phi subscript 1 q subscript 0 minus straight phi subscript 2 q subscript 0 over denominator q subscript 0 end fraction equals straight phi subscript 1 minus straight phi subscript 2.

(22.1)

З выразу (22.1) вынікае, што рознасць патэнцыялаў лікава роўная змяншэнню патэнцыяльнай энергіі перамешчанага ў полі адзінкавага пробнага зараду.

Супрацьлеглую па знаку рознасці патэнцыялаў велічыню называюць прырашчэннем патэнцыялу Δφ12 = φ2 – φ1 = –(φ1 – φ2) = –U12.

За адзінку рознасці патэнцыялаў у СІ прымаюць вольт (В). 1 В — рознасць патэнцыялаў U12 такіх двух пунктаў поля, для якіх пры перамяшчэнні зараду 1 Кл з пункта 1 у пункт 2 сіла, што дзейнічае на зарад з боку поля, выканала б работу 1 Дж.

Адзначым, што калі гавораць пра «патэнцыял поля ў некаторым пункце», то пад гэтым заўсёды разумеюць рознасць патэнцыялаў паміж дадзеным пунктам і пунктам, патэнцыял поля ў якім прынялі роўным нулю.

Патэнцыял правадніка можна вымераць пры дапамозе электрометра. Для гэтага праваднік злучаюць са стрэлкай электрометра, корпус якога зазямляюць. Адхіленне стрэлкі электрометра пакажа наяўнасць рознасці патэнцыялаў паміж правадніком і Зямлёй. Калі прыняць патэнцыял Зямлі роўным нулю, то можна лічыць, што электрометр вымярае патэнцыял правадніка.

Калі ёсць два зараджаныя праваднікі, то, далучыўшы адзін з іх да стрэлкі, а другі — да корпуса электрометра, вымяраюць рознасць патэнцыялаў паміж зараджанымі праваднікамі.