Электрический потенциал. Энергия электрического поля

Энергия электрического поля – это работа, которую нужно выполнить, чтобы переместить заряд по определенному пути в электрическом поле.

Формула электрического потенциала

Электрический потенциал можно выразить следующей формулой:

V = W/q

где V – электрический потенциал, W – hабота, выполненная при перемещении заряда q из бесконечности в данную точку в электрическом поле.

Единицей измерения электрического потенциала является вольт (В).

Формула энергии электрического поля

Энергия электрического поля может быть вычислена следующей формулой:

E = W/q

где E – энергия электрического поля, W – работа, выполненная при перемещении заряда q в электрическом поле.

Задача 1

Заряд q перемещается в электрическом поле между двумя точками с потенциалами V1 и V2. Вычислим работу, необходимую для перемещения заряда между этими двумя точками.

Воспользуемся формулой:

W = q(V2 – V1)

Энергия электрического поля между двумя точками с разными потенциалами может быть вычислена другой формулой:

E = q(V2 – V1)/d

где d – расстояние между двумя точками.

Задача 2

Пластины конденсатора имеют площадь S и находятся на расстоянии d друг от друга. Вычислим энергию электрического поля между этими пластинами.

Используем формулу:

E = (1/2)ε0E^2S

где ε0 – электрическая постоянная, E – напряженность электрического поля.

Задача 3

Между двумя пластинами конденсатора напряжение U = 100 В. Расстояние между пластинами d = 1 см. Какую работу нужно совершить, чтобы переместить заряд q = 1 мкКл из одной пластины в другую?

Решение: Работа, которую нужно совершить, чтобы переместить заряд q из одной пластины в другую, может быть вычислена по формуле:

W = qU

W = 1 мкКл * 100 В = 0.1 мкДж

Задача 4

Внутри плоского конденсатора напряженность электрического поля E = 200 В/м. Расстояние между пластинами d = 0.1 м. Найдем энергию электрического поля между пластинами.

Решение: Энергия электрического поля между пластинами конденсатора может быть вычислена по формуле:

E = (1/2)ε0E^2S

где ε0 — электрическая постоянная, S — площадь пластин конденсатора.

Площадь пластин конденсатора можно вычислить по формуле:

S = Ed

S = 200 В/м * 0.1 м = 20 м^2

Тогда энергия электрического поля между пластинами конденсатора будет равна:

E = (1/2)ε0E^2S

E = (1/2) * 8.85 * 10^-12 Ф/м * (200 В/м)^2 * 20 м^2

E = 7.08 * 10^-7 Дж.