Работа по перемещению заряда в электростатическом поле. Потенциал электростатического поля. Разность потенциалов. Энергия системы зарядов

Если перемещать заряд q0 из одной точки поля в другую, то электростатическое поле будет совершать работу. Эта работа будет равна разности начальных и конечных потенциалов.

Потенциал — это физическая величина, определяемая работой по перемещению единичного положительного заряда при удалении его из данной точки поля в бесконечность. Эта работа численно равна работе, совершаемой внешними силами(против сил электростатического поля) по перемещению единичного положительного заряда из бесконечности в данную точку поля.

Из выражения следует, что единица потенциала — вольт: 1 В есть потенциал такой точки поля, в которой заряд в 1 Кл обладает потенциальной энергией в 1 Дж.

Из формул и вытекает, что если поле создается несколькими зарядами, то потенциал поля системы зарядов равен алгебраической сумме потенциалов полей всех этих зарядов:

Разность потенциалов или напряжение — разность значений потенциала в начальной и конечной точках траектории.

Напряжение численно равно работе электростатического поля при перемещении единичного положительного заряда вдоль силовых линий этого поля.

Энергия системы зарядов. Электростатические силы взаимодействия консервативны, следовательно, система зарядов обладает потенциальной энергией.

Найдем потенциальную энергию системы двух неподвижных точечных зарядов

, находящихся на расстоянии r друг от друга. Каждый из этих зарядов обладает потенциальной энергией.

где и - соответственно потенциалы, создаваемые зарядом Q2 в точке нахождения заряда Q1 и зарядом Q1 в точке нахождения заряда Q2.

поэтому W1=W2=W и

Добавляя к системе из 2 зарядов последовательно заряды Q3,Q4..Qn можно убедиться в том, что в случае n неподвижных зарядов энергия взаимодействия системы точечных зарядов равна

Законы сохранения импульса и механической энергии.

Совокупность материальных точек , рассматриваемых как единой целое называется механической системой.

Силы взаимодействия между материальными точками называются внутренними.

Если мы имеем механическую систему, состоящую из многих тел, то, согласно третьему закону Ньютона, силы, действующие между этими телами, будут равны и противоположно направлены, т.е

геометрическая сумма внутренних сил равна нулю.

Рассмотрим механическую систему, состоящую из n тел, масса и скорость которых соответственно равны m и v.Пусть F1...Fn – равнодействующие внутренних сил , действующих на каждое из этих тел, а F1....Fn – равнодействующие внешних сил. Запишем второй закон Ньютона для каждого из n тел механической системы:

Складывая эти уравнения получим

Но так как геометрическая сумма внутренних сил по третьему закону Ньютона равна нулю, то

или

Где - импульс системы. Таким образом производная по времени от импульса механической системы равна геометрической сумме внешних сил действующих на систему. В случае отсутствия внешнего воздействия

где

Закон сохранения механической энергии.

Сумма кинетической и потенциальной энергии тел, составляющих замкнутую систему и взаимодействующих между собой посредством сил тяготения и сил упругости, остается неизменной.

Это утверждение выражает закон сохранения энергии в механических процессах. Он является следствием законов Ньютона. Сумму E = Ek + Ep называют полной механической энергией. Закон сохранения механической энергии выполняется только тогда, когда тела в замкнутой системе взаимодействуют между собой консервативными силами, то есть силами, для которых можно ввести понятие потенциальной энергии.

Центральные абсолютно упругий и абсолютно неупругий удары.

Абсолютно неупругим ударом называют такое ударное взаимодействие, при котором тела соединяются (слипаются) друг с другом и движутся дальше как одно тело.

Абсолютно упругим ударом называется столкновение, при котором сохраняется механическая энергия системы тел.

Центральным ударом шаров называют соударение, при котором скорости шаров до и после удара направлены по линии центров.