Определение эквипотенциальной поверхности — принцип нахождения
Эквипотенциальные поверхности — что это за понятие в физике
Данное понятие относится ко всякому потенциальному векторному полю: статическое электрическое или ньютоновское гравитационное поле. Эквипотенциальные поверхности (ЭП) — это поверхности, на которых скалярный потенциал данного потенциального поля принимает постоянное значение. Если еще проще, то это графическое изображение электрического пространства в трехмерном изображении или геометрическое пространство с точками равного потенциала.
Еще ЭП определяют как поверхности, которые в каждой своей точке ортогональны силовым линиям поля. При этом всем, точкам соответствует один и тот же потенциал. Это значит, что разность потенциалов между всякими двумя точками — 0, а при перемещении заряда в любую из точек работа не происходит.
Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.
Сами ЭП электрического поля всегда перпендикулярны направлению напряжения последнего.
Форма эквипотенциальных поверхностей
ЭП поля точечного заряженного тела — концентрические сферы. Линии напряженности электрического поля, идущие вдоль радиусов сфер, перпендикулярны поверхностям. Это главное правило построения ЭП.
Источник: worldofschool.ru
ЭП однородного поля параллельных пластин параллельны им. Пластины в этом случает также являются ЭП.
Источник: worldofschool.ru
Если поля сложнее, то форма ЭП, соответственно тоже более сложная.
Источник: worldofschool.ru
При этом линии напряженности поля показывают направление уменьшения потенциала.
Как строятся эквипотенциальные поверхности, нумерация
Построить ЭП можно при помощи линий напряжения, либо разности потенциалов. Точки, которые соединяются в электрическом поле, сформируют данную поверхность. А там, где ЭП пересекаются с плоскостью чертежа, образуются эквипотенциальные линии. Чем они гуще, тем выше напряженность поля. Не зависимо от точки на ЭП, все линии пересекаются под прямым углом. Начинаются силовые линии на положительных зарядах, а оканчиваются на отрицательных.
ЭП никогда не могут пересекаться друг с другом, или касаться одна одной, иначе потенциал уже не будет однозначной величиной.
Электростатическое поле задано, если для всякой точки пространства задан вектор E или скаляр .
На чертежах эквипотенциальные линии нумеруют. Обозначение разности потенциалов обозначают как 00 на одной из линий. Другие нумеруют по порядку 1,2, 3 и пр. В вольтах эти цифры обозначают разность потенциалов выбранной эквипотенциальной линии и рандомно определенной нулевой линии, которой может быть любая линия, поскольку смысл заключается только в разности потенциалов двух поверхностей и он не зависит от выбора линии.
Свойства ЭП
- Работа при перемещении заряда по ЭП равна нулю, т.е. не совершается.
- Линии вектора напряженности строго перпендикулярны ЭП.
- ЭП не пересекаются.
- Густота ЭП пропорциональна модулю потенциала и показывает пространственное распределение потенциала.
Примеры решения задач, формулы
В вершинах квадрата со стороной а расположены три положительных заряда и один отрицательный. Значение каждого заряда равно Q. Определить потенциал электростатического поля в центре квадрата.
Решение. По принципу суперпозиции потенциал результирующего поля
При расчете потенциала знаки зарядов учитываются автоматически, поэтому значение результирующего потенциала не зависит от того, как расположены положительные и отрицательные заряды в вершинах квадрата.
Как видно из рис. 30, расстояние от любого из зарядов до рассматриваемой точки одинаково и вычисляется из теоремы Пифагора:
Потенциал, создаваемый каждым зарядом, равен:
Подставив в принцип суперпозиции значение потенциала и значение r, получим:
Заметили ошибку?
Выделите текст и нажмите одновременно клавиши «Ctrl» и «Enter»
Нашли ошибку?
Текст с ошибкой:
Расскажите, что не так