Potensi medan listrik, hubungan antara kekuatan dan potensi

Perhatikan hubungan antara ketegangan dan potensi medan listrik. Misalkan kita memiliki tubuh bermuatan positif. Tubuh ini dikelilingi medan listrik. Kami akan mentransfer ke bidang ini muatan positif, selama pengalihan dimana pekerjaan akan dilakukan. Besarnya pekerjaan ini berbanding lurus dengan ukuran muatan dan tergantung pada tempatnya perpindahan di lapangan. Jika kita mengambil rasio nilai dari pekerjaan sempurna A terhadap nilai muatan yang ditransfer q, maka besaran keterkaitan A / q tersebut tidak akan tergantung pada nilai muatan yang ditransfer, namun hanya bergantung pada pilihan titik perpindahan, dan bentuk jalur tidak masalah.

Kami memperkenalkan muatan di lapangan, memindahkannya dari titik yang jauh, yang kekuatan bidangnya sama dengan nol. Besarnya keterkaitan pekerjaan yang harus dilakukan terhadap kekuatan medan listrik dengan nilai muatan yang ditransfer hanya akan bergantung pada posisi titik perpindahan terakhir. Sebagai konsekuensinya, nilai ini berfungsi untuk menandai titik di lapangan.

Nilai yang diukur dengan rasio kerja yang dilakukan saat membawa muatan positif ke titik tertentu dari medan dari tak terhingga, dengan nilai muatan yang bergerak, disebut potensial medan.

Jelas dari definisi bahwa pada titik tertentu, potensi lapangan sama dengan pekerjaan yang terjadi bila muatan positif bergerak ke titik tertentu dari tak terhingga.

Nilai potensi dilambangkan dengan huruf φ:

Φ = A / q

Potensinya adalah skalar. Potensi masing-masing titik di lapangan tubuh bermuatan positif memiliki nilai positif, dan potensi lapangan suatu benda dengan muatan negatif memiliki nilai negatif.

Mari kita tunjukkan bahwa keterkaitan antara besarnya pekerjaan yang terjadi bila muatan positif ditransfer ke nilai muatan yang ditransfer sama dengan perbedaan potensial titik perpindahan.

Perbedaan potensial antara dua titik medan yang berbeda, dalam hal ini, disebut kekuatan medan di antara titik-titik tersebut. Jika tegangan medan dilambangkan dengan huruf U, maka hubungan antara kekuatan dan potensial dinyatakan dengan persamaan:

U = φ₁ - φ₂

Dalam definisi ini, potensi titik jauh yang tak terbatas akan menjadi nol. Dalam kasus ini, dikatakan bahwa titik potensial nol bisa menjadi titik sewenang-wenang di lapangan, pilihannya benar-benar sewenang-wenang. Perbedaan potensial dua titik sewenang-wenang di lapangan tidak bergantung pada titik potensial potensial nol.

Dalam karya teoretis, titik nol dari potensial adalah titik jauh yang tak terhingga. Dan dalam prakteknya - ada gunanya di permukaan bumi.

Dengan demikian, potensi dalam fisika adalah kuantitas yang diukur dengan rasio kerja saat mentransfer muatan positif dari permukaan bumi ke titik tertentu dari medan ke nilai muatan yang diberikan.

Hubungan antara kekuatan dan potensi mengekspresikan karakteristik medan listrik. Dan, jika ketegangan berfungsi sebagai karakteristik kekuatannya dan memungkinkan untuk menentukan besarnya gaya yang bekerja pada muatan pada titik sewenang-wenang bidang ini, maka potensinya adalah karakteristik energinya. Dari potensi pada berbagai titik medan listrik, kita bisa menentukan besarnya pekerjaan pada transfer muatan dengan menggunakan rumus:

A = qU, atau A = q (φ₁ - φ₂),

Dimana q adalah besaran muatan, U adalah tegangan antara titik medan dan φ₁, dan φ₂ adalah potensial dari titik perpindahan.

Mari kita perhatikan hubungan antara kekuatan dan potensi dalam medan listrik bernilai tunggal. Tegangan E pada setiap titik medan semacam itu sama, dan karenanya gaya F yang bekerja pada satuan muatan juga sama dan sama dengan E. Maka gaya yang bekerja pada muatan q di bidang tertentu akan sama dengan F = qE.

Jika jarak antara dua titik bidang tersebut adalah d, maka saat muatan bergerak, pekerjaan akan dilakukan:

A = Fd = gEd = g (φ₁-φ₂),

Dimana φ₁-φ₂ adalah perbedaan antara potensi antara titik lapangan.

Dari sini:

E = (φ₁-φ₂) / d,

Yaitu. Intensitas medan listrik homogen akan sama dengan perbedaan potensial, yang per satuan panjang, yang diambil sepanjang garis gaya medan tertentu.

Pada jarak pendek, hubungan antara kekuatan dan potensi ditentukan sama di bidang yang tidak homogen, karena medan antara dua titik jarak dekat dapat dianggap homogen.