10 класс_урок 8_Потенциал электростатического поля

10 класс

Электрический потенциал

Цель урока

рассчитывать потенциал и работу электрического поля точечных зарядов;

Электрический потенциал

Что такое электрический потенциал?

Как он связан с потенциальной энергией?

Как он связан с электрическим полем

Применение

Что это означает, когда говорят, что “1.5 Volts” на батарее?

Электрический потенциал между концами - 1.5 Volts

Электрический потенциал

1.5 V

230 V

100,000 V

Что такое вольт?

Электрический потенциал

Электрическая разность потенциалов ∆𝑉𝑉 в вольтах между двумя точками – это работа в Дж, необходимая для переноса заряда в 1 Кл между этими точками






∆𝑉𝑉 измеряется в вольтах [V] : 1 В = 1 Дж/Кл

W = совершенная работа [в Дж]
q = заряд [в Кл]
∆V = разность потенциалов [в В]

Электрический потенциал

1.5 V батарея дает 1.5 Дж работы на каждый 1 Кл заряда, протекающего по цепи

Электрическая разность потенциалов ∆𝑉𝑉 в вольтах между двумя точками – это работа в Дж, необходимая для переноса заряда в 1 Кл между этими точками

Электрический потенциал

What is this thing called “potential”?









Потенциальная энергия встречается повсюду в физике

Электрический потенциал

Потенциальная энергия U это энергия, запасенная системой (когда работа совершается против силы)

Например для гравитации…..

Работа = Сила x Расстояние

Потенциальная энергия

Потенциальная энергия может выделяться и превращаться в другие формы (такие как кинетическая энергия)

Работа совершается, увеличение потенциальной энергии

Потенциальная энергия

Важно учитывать только разницу между начальным и конечными уровнями

Например, применение сохранения энергии к задаче механики:

Конечная энергия = начальной энергии

Различия в потенциальной энергии

Потенциальная энергия

Разность потенциальных энергий не зависит от пути – только от расположения двух точек A и B

Потенциальная энергия

Потенциальная энергия U – это энергия сохраненная в системе – второй пример

пример, растягивание пружины …

Сила изменяется с расстоянием!

Потенциальная энергия

Работа = Сила x Расстояние

Электрический потенциал

пример, движение заряда в электрическом поле…

Работа = Сила x Расстояние

Разность потенциалов ∆𝑉𝑉 это работа необходимая для переноса заряда в 1 Кл: 𝑊𝑊=𝑞𝑞 ∆𝑉𝑉

Эквивалентно: 𝑞𝑞 ∆𝑉𝑉=−𝑞𝑞𝐸𝐸 ∆𝑥𝑥

(минус означает, что сила противоположна E)

Электричекое поле – это градиент потенциала 𝐸𝐸=− ∆𝑉 ∆𝑥 ∆𝑉𝑉 ∆𝑉 ∆𝑥 ∆𝑥𝑥 ∆𝑉 ∆𝑥

High V

Low V

Положительные заряды ощущают силу от высокого к низкому потенциалу

Отрицательные заряды чувствуют силу от низкого к высокому потенциалу

Электрический потенциал

Две параллельные пластины имеют одинаковый и противоположный заряд. Ранжируйте указанные позиции от самого высокого до самого низкого электрического потенциала.

+ + + + + + + + + + + + + + + +

- - - - - - - - - - - - -

•

•

•

•

Аналогия с гравитационным потенциалом

Гравитационный
потенциал - разность энергий на массу

Электрический потенциал
разность действующих энергий на заряд

Электрический потенциал

High V

Low V

Пунктирные линии называются эквипотенциальными (линии с постоянным напряжением V)

Линии электрического поля перпендикулярны к эквипотенциальным
Это значит, что работа сделанная зарядом вдоль эквипотенциала (работа = 𝑑𝑑𝑊𝑊= 𝐹 𝐹𝐹 𝐹 . 𝑑𝑥 𝑑𝑑𝑥𝑥 𝑑𝑥 =𝑞𝑞 𝐸 𝐸𝐸 𝐸 . 𝑑𝑥 𝑑𝑑𝑥𝑥 𝑑𝑥 =0)

Электрический потенциал

Электричекое поле – это градиент потенциала 𝐸𝐸=− ∆𝑉 ∆𝑥 ∆𝑉𝑉 ∆𝑉 ∆𝑥 ∆𝑥𝑥 ∆𝑉 ∆𝑥

Суммарно для двух пластин разность потенциала равна V

Электрическое поле – это градиент потенциала




Работа сделанная по переносу заряда q от –ve to +ve пластине

Электрический потенциал

Достигли ли цели урока?

рассчитывать потенциал и работу электрического поля точечных зарядов;