Номер 4, страница 409 - гдз по физике 10 класс учебник Грачев, Погожев

Вопросы. Параграф 72. Работа сил электростатического поля. Потенциал и разность потенциалов. Глава 10. Электростатика. Электродинамика - номер 4, страница 409.

Условие.

5. Чему равна разность потенциалов $\Delta\varphi$ между точками 1 и 2?

Решение.

Потенциал электрического поля является относительной величиной. Его абсолютное значение в какой-либо точке не имеет физического смысла, так как зависит от выбора точки отсчета (нулевого уровня), потенциал которой условно принимается равным нулю. Физический смысл имеет только разность потенциалов между двумя точками, которая определяет работу поля по перемещению заряда и не зависит от выбора нулевого уровня. Выбор точки с нулевым потенциалом определяется исключительно соображениями удобства при решении конкретной задачи.

Приведем наиболее частые примеры выбора такой точки:

1. Бесконечно удаленная точка

В электростатике при рассмотрении полей, создаваемых уединенными зарядами или ограниченной в пространстве системой зарядов, за нулевой уровень потенциала обычно принимают потенциал точки, бесконечно удаленной от этих зарядов. Это удобно, поскольку потенциал поля, создаваемого такой системой, естественным образом стремится к нулю по мере удаления от нее. Например, потенциал поля точечного заряда $q$ на расстоянии $r$ от него определяется формулой $\phi = k \frac{q}{r}$. При $r \rightarrow \infty$ потенциал $\phi \rightarrow 0$.

2. Потенциал Земли («заземление»)

В электротехнике и при анализе электрических цепей в качестве точки с нулевым потенциалом очень часто выбирают Землю. Земной шар рассматривается как огромный проводник, способный принять или отдать значительное количество заряда без заметного изменения своего потенциала. Поэтому в электрических схемах определенную точку (например, общий провод, корпус прибора или отрицательную клемму источника питания) соединяют с Землей (заземляют) и считают ее потенциал равным нулю. Все остальные потенциалы в цепи измеряются относительно этой «земли».

3. Поверхность проводника

В некоторых задачах, например при расчете поля вблизи проводящих тел, удобно принять потенциал поверхности одного из проводников за ноль. Классическим примером является плоский конденсатор, где часто потенциал отрицательно заряженной обкладки принимают равным нулю. В этом случае потенциал положительно заряженной обкладки будет численно равен разности потенциалов (напряжению) на конденсаторе.

Ответ: В зависимости от рассматриваемой физической системы, за точку с нулевым потенциалом для удобства расчетов принимают: 1) точку, бесконечно удаленную от системы зарядов; 2) Землю (в электротехнике это называется «заземлением»); 3) поверхность одного из проводников в системе (например, обкладку конденсатора или корпус прибора).