Формула работы электрического поля
Работа электрического поля при перемещении заряда зависит от заряда и разности потенциалов между начальной и конечной точками. Её находят по формуле \(A=q(\varphi_1-\varphi_2)\) или, если известна разность потенциалов, \(A=qU\).
Перед применением формулы полезно повторить, что такое разность потенциалов, и не путать работу поля с работой внешней силы. Направление перемещения задаёт порядок потенциалов: сначала записывают потенциал начальной точки, затем — конечной.
Формула и преобразование
Здесь \(q\) — перемещаемый заряд, \(\varphi_1\) — потенциал начальной точки, \(\varphi_2\) — потенциал конечной точки, а \(U=\varphi_1-\varphi_2\). Если требуется найти другую величину, формулу преобразуют: \(q=\frac{A}{U}\), \(U=\frac{A}{q}\). Единица работы: \(1\ \text{Дж}=1\ \text{Кл}\cdot\text{В}\).
Заряд \(q=2\ \text{Кл}\) перемещают из точки с потенциалом \(\varphi_1=12\ \text{В}\) в точку с потенциалом \(\varphi_2=5\ \text{В}\). Тогда \(U=12-5=7\ \text{В}\), а работа поля \(A=qU=2\cdot7=14\ \text{Дж}\). Положительный результат означает, что поле совершило положительную работу.
Формула \(A=q(\varphi_1-\varphi_2)\) относится к работе поля при переносе заряда из точки 1 в точку 2. Для работы внешней силы при медленном переносе без изменения кинетической энергии знак обычно противоположный: \(A_{\text{внеш}}=-A_{\text{поля}}\). Кроме того, работа поля — не то же самое, что энергия электрического поля.
Как изменится работа поля, если заряд перенести из точки с потенциалом \(3\ \text{В}\) в точку с потенциалом \(8\ \text{В}\), если \(q>0\)?
Главное
- Работа поля при переносе заряда: \(A=q(\varphi_1-\varphi_2)=qU\).
- Порядок потенциалов определяется направлением переноса: начальная точка минус конечная.
- Знак работы показывает, помогает ли поле перемещению заряда или препятствует ему.