Номер 5, страница 399 - гдз по физике 10 класс учебник Касьянов

Вопросы. Параграф 85. Потенциал электростатического поля. 15. Энергия электромагнитного взаимодействия неподвижных зарядов. Электростатика - номер 5, страница 399.

Условие.

5. Сформулируйте определение разности потенциалов. Чему равна разность потенциалов в однородном поле?

Решение.

Определение разности потенциалов

Разность потенциалов (также известная как напряжение) между двумя точками электростатического поля — это скалярная физическая величина, которая определяется работой, совершаемой силами электрического поля при перемещении единичного положительного пробного заряда из начальной точки в конечную. Иными словами, это отношение работы $A_{12}$, совершаемой полем, к величине переносимого заряда $q$.

Разность потенциалов между точками 1 и 2 вычисляется по формуле:

$\Delta\varphi = \varphi_1 - \varphi_2 = \frac{A_{12}}{q}$

где $\varphi_1$ и $\varphi_2$ — потенциалы в начальной и конечной точках соответственно. Разность потенциалов является энергетической характеристикой поля и измеряется в вольтах (В) в системе СИ.

Ответ: Разность потенциалов — это физическая величина, равная отношению работы, совершаемой электростатическим полем при перемещении заряда между двумя точками, к величине этого заряда ($\Delta\varphi = A/q$).

Разность потенциалов в однородном поле

Однородное электрическое поле — это поле, в каждой точке которого вектор напряженности $\vec{E}$ одинаков по модулю и направлению. В таком поле работа по перемещению заряда $q$ из точки 1 в точку 2 на расстояние $d$ вдоль силовой линии равна $A = F \cdot d = qEd$.

Используя определение разности потенциалов, можно найти её значение для однородного поля:

$\Delta\varphi = \frac{A}{q} = \frac{qEd}{q} = Ed$

Эта формула показывает, что разность потенциалов между двумя точками в однородном поле прямо пропорциональна модулю напряженности поля $E$ и расстоянию $d$ между этими точками, измеренному вдоль направления силовой линии. Если расстояние между точками измеряется под углом $\alpha$ к силовым линиям, то формула принимает вид $\Delta\varphi = Ed\cos\alpha$.

Ответ: В однородном электрическом поле разность потенциалов между двумя точками равна произведению модуля напряженности поля $E$ на расстояние $d$ между точками вдоль силовой линии: $\Delta\varphi = Ed$.