Rumus kerja dalam elektrostatika. Rumus dasar dan pedoman penyelesaian masalah elektrostatika. Prinsip superposisi potensial

Persatuan adalah bagian layanan pidato yang menghubungkan beberapa kalimat sederhana, membentuk kompleks, serta mata pelajaran yang homogen, predikat dan anggota kalimat lainnya. Dalam bahasa Jerman, serikat pekerja disebut Bindewörter, yang secara harfiah berarti “ menghubungkan kata-kata».

Klasifikasi

DI DALAM Jerman konjungsi, seperti dalam bahasa Rusia, dibagi menjadi dua kelompok utama: koordinasi dan subordinasi. Konjungsi yang termasuk dalam kategori pertama membentuk kalimat kompleks, dan konjungsi yang termasuk dalam kategori kedua membentuk kalimat kompleks.

Pada gilirannya, dalam kedua kelompok ini, konjungsi dalam bahasa Jerman juga dibagi menjadi beberapa subkelompok berdasarkan fungsinya dalam sebuah kalimat. Misalnya, konjungsi koordinatif dapat berupa penghubung, penghubung dan kontras, sebab akibat, konsesif, dan konsekuensial. Konjungsi bawahan meliputi konjungsi kondisional, sasaran, temporer, perbandingan dan lain-lain.

Konjungsi Koordinasi dalam bahasa Jerman

Anda harus mulai belajar dengan yang komposisi, karena tata bahasanya jauh lebih sederhana. Dalam kebanyakan kasus, konjungsi koordinatif dalam bahasa Jerman tidak mempengaruhi urutan kata dalam sebuah kalimat dan berfungsi sebagai semacam elemen penghubung.

Misalnya, konjungsi tersebut adalah und (dan) - menghubungkan, aber (tetapi) - berlawanan, sondern (a) - menentang, oder (atau) - menentang dan lain-lain.

Saya belajar Französisch. Mein Freund mempelajari bahasa Inggris. (Saya sedang belajar bahasa Prancis. Teman saya sedang belajar bahasa Inggris).

Die Sonne ging unter. Ini sekarang hangat. (Matahari telah terbenam. Cuaca masih sangat hangat).

Dengan konjungsi, kalimat-kalimat ini akan terlihat seperti ini.

Saya belajar Französisch, saya belajar Freund belajar bahasa Inggris. (Saya sedang belajar bahasa Prancis dan teman saya sedang belajar bahasa Inggris).

Die Sonne ging unter, aber est noch sehr hangat. (Matahari sudah terbenam, tapi masih sangat hangat).

Konjungsi koordinatif yang mengubah urutan kata

Namun, di antara konjungsi koordinatif Ada juga yang mempengaruhi susunan kata dalam sebuah kalimat. Ini termasuk jedoch (meskipun demikian) - konsesif dan juga (sehingga) - kausatif.

Ini adalah Obst dan Gemüse, tapi itu tidak akan berhasil. (Dia hanya makan buah-buahan dan sayur-sayuran, namun berat badannya bertambah dengan cepat.)

Seperti terlihat dari contoh, dalam kalimat dengan jedoch predikatnya muncul tepat setelah konjungsi, lalu subjek dan seluruh anggota lainnya. Dalam kasus juga, urutan kata akan serupa.

Konjungsi bawahan bahasa Jerman

Kalimat yang menggunakan konjungsi subordinatif disebut kompleks. Di dalamnya dimungkinkan untuk membedakan bagian utama dan bawahan dan, berbeda dengan kalimat kompleks, di mana kedua bagiannya sama, dalam kalimat kompleks klausa bawahan secara langsung bergantung pada yang utama dan tidak dapat berdiri sendiri-sendiri.

Konjungsi subordinatif yang paling umum adalah deshalb (oleh karena itu) - investigatif, weil (sejak) - kausal, damit (sehingga) - kausal, wenn (kapan) - sementara dan lain-lain. Konjungsi dalam bahasa Jerman ini mempunyai pengaruh yang signifikan terhadap urutan kata.

Ich gehe nach Inggris. Saya belajar bahasa Inggris. (Saya akan ke Inggris. Saya belajar bahasa Inggris).

Dengan konjungsi kausal weil, kalimatnya akan berbunyi seperti ini.

Ich gehe nach England, weil ich Englisch lerne. (Saya pergi ke Inggris karena saya sedang belajar bahasa Inggris).

Anda mungkin memperhatikan bahwa urutan kata telah berubah. Setelah konjungsi muncul subjek, lalu seluruh anggota kalimat lainnya. Pada gilirannya, predikatnya berpindah ke bagian paling akhir.

Jika kita memperhatikan kalimat yang sama, tetapi menggunakan konjungsi yang berbeda, maka maknanya akan tetap sama, tetapi konstruksinya sendiri akan terlihat sedikit berbeda.

Ich lerne Englisch, deshalb gehe ich nach England. Saya sedang belajar bahasa Inggris, jadi saya pergi ke Inggris.

Klausa utama dan klausa bawahan telah berpindah tempat, karena konjungsi deshalb bersifat investigatif. Urutan kata juga berubah: sekarang setelah konjungsi ada predikat, lalu subjek, dan setelah itu yang lainnya.

Lain konjungsi bawahan- sialan.

Ich gehe nach Russland. Aku tahu Russisch. Saya akan ke Rusia. Saya belajar bahasa Rusia.

Ich gehe nach Russland, sialan Russisch lerne. Saya akan ke Rusia untuk belajar bahasa Rusia. (Secara harfiah - “agar saya belajar bahasa Rusia”)

Subjek berada di belakang konjungsi, dan predikat berada di akhir konjungsi.

Persatuan ini bisa diganti konstruksi infinitif, dan kalimatnya akan diterjemahkan persis sama.

Ich mache Sport, um Russisch zu lernen.

Namun, ada satu hal yang perlu diperhatikan. Konjungsi kausal dapat diganti dengan konstruksi ini hanya jika hanya satu subjek yang disebutkan dalam kalimat. DI DALAM contoh spesifik“Saya akan ke Rusia” dan “Saya sedang belajar bahasa Rusia.”

Muatan listrik adalah besaran fisis yang mencirikan kemampuan partikel atau benda untuk melakukan interaksi elektromagnetik. Muatan listrik biasanya dilambangkan dengan huruf Q atau Q. Dalam sistem SI, muatan listrik diukur dalam Coulomb (C). Muatan gratis sebesar 1 C adalah jumlah muatan yang sangat besar, praktis tidak ditemukan di alam. Biasanya, Anda harus berurusan dengan mikrocoulomb (1 µC = 10 -6 C), nanocoulomb (1 nC = 10 -9 C) dan picoculomb (1 pC = 10 -12 C). Muatan listrik mempunyai sifat sebagai berikut:

1. Muatan listrik adalah salah satu jenis materi.

2. Muatan listrik tidak bergantung pada pergerakan partikel dan kecepatannya.

3. Biaya dapat ditransfer (misalnya melalui kontak langsung) dari satu badan ke badan lainnya. Berbeda dengan massa suatu benda, muatan listrik bukanlah karakteristik integral suatu benda. Tubuh yang sama kondisi yang berbeda mungkin dikenakan biaya berbeda.

4. Ada dua jenis muatan listrik, yang biasa disebut positif Dan negatif.

5. Semua muatan berinteraksi satu sama lain. Dalam hal ini, muatan yang sejenis akan tolak-menolak, sedangkan muatan yang tidak sejenis akan tarik menarik. Gaya interaksi antar muatan bersifat sentral, yaitu terletak pada garis lurus yang menghubungkan pusat-pusat muatan.

6. Ada muatan listrik minimum (modulo) yang mungkin, disebut muatan dasar. Artinya:

e= 1,602177·10 –19 C ≈ 1,6·10 –19 C.

Muatan listrik suatu benda selalu merupakan kelipatan muatan dasar:

Di mana: N– bilangan bulat. Harap dicatat bahwa tidak mungkin ada muatan sebesar 0,5 e; 1,7e; 22,7e dan seterusnya. Besaran fisika yang hanya dapat mengambil rangkaian nilai diskrit (tidak kontinu) disebut terkuantisasi. Muatan dasar e adalah kuantum (bagian terkecil) muatan listrik.

Dalam sistem yang terisolasi jumlah aljabar muatan semua benda tetap:

Hukum kekekalan muatan listrik menyatakan bahwa dalam sistem benda tertutup, proses penciptaan atau hilangnya muatan yang hanya bertanda satu tidak dapat diamati. Hal ini juga mengikuti hukum kekekalan muatan bahwa jika dua benda dengan ukuran dan bentuk yang sama mempunyai muatan Q 1 dan Q 2 (tidak peduli apa tanda muatannya), dikontakkan, lalu dipisahkan kembali, maka muatan masing-masing benda akan menjadi sama:

DENGAN titik modern Dari sudut pandang, pembawa muatan adalah partikel elementer. Semua benda biasa terdiri dari atom, termasuk yang bermuatan positif proton, bermuatan negatif elektron dan partikel netral - neutron. Proton dan neutron adalah bagiannya inti atom, elektron terbentuk kulit elektron atom. Muatan listrik proton dan elektron sama besarnya dan sama dengan muatan elementer (yaitu, muatan minimum yang mungkin) e.

Pada atom netral, jumlah proton dalam inti sama dengan jumlah elektron pada kulitnya. Nomor ini disebut nomor atom. Sebuah atom suatu zat mungkin kehilangan satu atau lebih elektron, atau memperoleh elektron tambahan. Dalam kasus ini, atom netral berubah menjadi ion bermuatan positif atau negatif. Perlu diketahui bahwa proton positif merupakan bagian dari inti atom, sehingga jumlahnya hanya dapat berubah selama reaksi nuklir. Hal ini jelas terlihat ketika benda-benda dialiri listrik reaksi nuklir tidak terjadi. Oleh karena itu, dalam setiap fenomena kelistrikan, jumlah proton tidak berubah, hanya jumlah elektron yang berubah. Jadi, memberikan muatan negatif pada suatu benda berarti mentransfer elektron ekstra ke benda tersebut. Dan pesannya bermuatan positif, bertolak belakang dengan kesalahan Umum, bukan berarti menambah proton, tapi mengurangkan elektron. Muatan dapat ditransfer dari satu benda ke benda lain hanya dalam bagian yang mengandung jumlah elektron bilangan bulat.

Kadang-kadang dalam masalah muatan listrik didistribusikan ke suatu benda tertentu. Untuk menggambarkan distribusi ini, besaran berikut diperkenalkan:

1. Kepadatan muatan linier. Digunakan untuk menggambarkan distribusi muatan sepanjang filamen:

Di mana: L– panjang benang. Diukur dalam C/m.

2. Kepadatan muatan permukaan. Digunakan untuk menggambarkan distribusi muatan pada permukaan suatu benda:

Di mana: S– luas permukaan tubuh. Diukur dalam C/m2.

3. Kepadatan muatan volume. Digunakan untuk menggambarkan distribusi muatan pada volume suatu benda:

Di mana: V– volume tubuh. Diukur dalam C/m3.

Harap dicatat bahwa massa elektron adalah sama dengan:

Saya= 9,11∙10 –31kg.

hukum Coulomb

Biaya poin disebut benda bermuatan, yang dimensinya dapat diabaikan dalam kondisi soal ini. Berdasarkan berbagai eksperimen, Coulomb menetapkan hukum berikut:

Gaya interaksi antara muatan titik diam berbanding lurus dengan hasil kali modulus muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara keduanya:

Di mana: ε – dielektrik permeabilitas sedang– besaran fisis tak berdimensi yang menunjukkan berapa kali gaya interaksi elektrostatik dalam medium tertentu akan lebih kecil dibandingkan dalam ruang hampa (yaitu, berapa kali medium melemahkan interaksi). Di Sini k– koefisien dalam hukum Coulomb, nilai yang menentukan nilai numerik kekuatan interaksi muatan. Dalam sistem SI nilainya diambil sama dengan:

k= 9∙10 9 m/F.

Gaya interaksi antara muatan titik stasioner mematuhi hukum ketiga Newton, dan merupakan gaya tolak menolak satu sama lain di tanda-tanda yang identik muatan dan gaya tarik menarik satu sama lain di tanda-tanda yang berbeda. Interaksi muatan listrik yang diam disebut elektrostatis atau interaksi Coulomb. Cabang elektrodinamika yang mempelajari interaksi Coulomb disebut elektrostatika.

Hukum Coulomb berlaku untuk benda bermuatan titik, bola dan bola bermuatan seragam. Dalam hal ini, untuk jarak R ambil jarak antara pusat bola atau bola. Dalam praktiknya, hukum Coulomb terpenuhi jika ukuran benda bermuatan jauh lebih kecil daripada jarak antar benda. Koefisien k dalam sistem SI terkadang ditulis sebagai:

Di mana: ε 0 = 8,85∙10 –12 F/m – konstanta listrik.

Pengalaman menunjukkan bahwa gaya interaksi Coulomb mematuhi prinsip superposisi: jika suatu benda bermuatan berinteraksi secara bersamaan dengan beberapa benda bermuatan, maka gaya yang dihasilkan yang bekerja pada benda tersebut sama dengan jumlah vektor gaya yang bekerja pada benda ini dari semua benda bermuatan lainnya.

Ingat juga dua definisi penting:

Konduktor– zat yang mengandung pembawa muatan listrik bebas. Di dalam konduktor itu mungkin pergerakan bebas elektron - pembawa muatan (konduktor dapat mengalir listrik). Konduktor meliputi logam, larutan dan lelehan elektrolit, gas terionisasi, dan plasma.

Dielektrik (isolator)– zat yang tidak mengandung pembawa muatan bebas. Pergerakan bebas elektron di dalam dielektrik tidak mungkin terjadi (arus listrik tidak dapat mengalir melaluinya). Merupakan dielektrik yang mempunyai konstanta dielektrik tertentu, tidak sama dengan satu. ε .

Untuk konstanta dielektrik zat, berikut ini yang benar (tentang medan listrik di bawah):

Medan listrik dan intensitasnya

Oleh ide-ide modern, muatan listrik tidak bekerja satu sama lain secara langsung. Setiap benda bermuatan menciptakan ruang di sekitarnya Medan listrik. Medan ini memberikan gaya pada benda bermuatan lainnya. Properti utama Medan listrik- aksi pada muatan listrik dengan kekuatan tertentu. Dengan demikian, interaksi benda-benda bermuatan dilakukan bukan melalui pengaruh langsungnya satu sama lain, tetapi melalui medan listrik yang mengelilingi benda-benda bermuatan tersebut.

Medan listrik yang mengelilingi benda bermuatan dapat dipelajari dengan menggunakan apa yang disebut muatan uji - yang besarnya kecil biaya poin, yang tidak menyebabkan redistribusi biaya yang diteliti. Untuk menentukan medan listrik secara kuantitatif, karakteristik gaya diperkenalkan - kekuatan medan listrik E.

Kuat medan listrik disebut kuantitas fisik, sama dengan rasionya gaya yang digunakan medan pada muatan uji yang ditempatkan di dalamnya titik ini bidang, dengan besarnya biaya ini:

Kuat medan listrik merupakan besaran fisis vektor. Arah vektor tegangan pada setiap titik dalam ruang bertepatan dengan arah gaya yang bekerja pada muatan uji positif. Medan listrik muatan stasioner yang tidak berubah terhadap waktu disebut elektrostatis.

Untuk mewakili medan listrik secara visual, gunakan saluran listrik . Garis-garis ini ditarik sedemikian rupa sehingga arah vektor tegangan pada setiap titik berimpit dengan arah garis singgung garis gaya. Garis bidang mempunyai sifat sebagai berikut.

  • Garis medan elektrostatis tidak pernah berpotongan.
  • Garis-garis medan elektrostatis selalu berarah dari muatan positif ke muatan negatif.
  • Saat menggambarkan medan listrik menggunakan garis-garis medan, kerapatannya harus sebanding dengan besarnya vektor kuat medan.
  • Garis-garis gaya dimulai pada muatan positif, atau tak terhingga, dan berakhir pada muatan negatif, atau tak terhingga. Semakin besar tegangannya, semakin besar pula kerapatan garisnya.
  • Pada suatu titik dalam ruang, hanya satu garis gaya yang dapat lewat, karena Kuat medan listrik pada suatu titik dalam ruang ditentukan secara unik.

Medan listrik disebut seragam jika vektor intensitasnya sama di semua titik medan. Misalnya, medan seragam diciptakan oleh kapasitor datar - dua pelat bermuatan muatan yang besarnya sama dan tandanya berlawanan, dipisahkan oleh lapisan dielektrik, dan jarak antar pelat besar. ukuran yang lebih kecil piring

Di semua titik lapangan seragam per biaya Q, diperkenalkan ke bidang seragam dengan intensitas E, gaya yang besar dan arahnya sama bekerja, sama dengan F = Persamaan. Apalagi jika ditagih Q positif, maka arah gaya bertepatan dengan arah vektor tegangan, dan jika muatannya negatif, maka vektor gaya dan tegangan berlawanan arah.

Muatan titik positif dan negatif ditunjukkan pada gambar:

Prinsip superposisi

Jika medan listrik yang ditimbulkan oleh beberapa benda bermuatan dipelajari dengan menggunakan muatan uji, maka gaya yang dihasilkan akan sama dengan jumlah geometris gaya yang bekerja pada muatan uji dari setiap benda bermuatan secara terpisah. Oleh karena itu, kuat medan listrik yang ditimbulkan oleh suatu sistem muatan pada suatu titik tertentu dalam ruang sama dengan jumlah vektor kuat medan listrik yang ditimbulkan pada titik yang sama oleh muatan-muatan secara terpisah:

Sifat medan listrik ini berarti bahwa medan tersebut patuh prinsip superposisi. Sesuai dengan hukum Coulomb, kuat medan elektrostatis yang ditimbulkan oleh muatan titik Q pada jarak R dari itu, sama dalam modulus:

Bidang ini disebut bidang Coulomb. Dalam medan Coulomb, arah vektor intensitas bergantung pada tanda muatan Q: Jika Q> 0, maka vektor tegangan diarahkan menjauhi muatan, jika Q < 0, то вектор напряженности направлен к заряду. Величина напряжённости зависит от величины заряда, среды, в которой находится заряд, и уменьшается с увеличением расстояния.

Kuat medan listrik yang ditimbulkan oleh bidang bermuatan di dekat permukaannya:

Jadi, jika soal tersebut memerlukan penentuan kuat medan suatu sistem muatan, maka kita harus melanjutkan sebagai berikut algoritma:

  1. Menggambar.
  2. Gambarkan kekuatan medan masing-masing muatan secara terpisah titik yang tepat. Ingatlah bahwa ketegangan diarahkan muatan negatif dan dari muatan positif.
  3. Hitung masing-masing tegangan menggunakan rumus yang sesuai.
  4. Tambahkan vektor tegangan secara geometris (yaitu secara vektor).

Energi potensial interaksi muatan

Muatan listrik berinteraksi satu sama lain dan dengan medan listrik. Setiap interaksi dijelaskan oleh energi potensial. Energi potensial interaksi muatan listrik dua titik dihitung dengan rumus:

Harap dicatat bahwa biaya tidak memiliki modul. Karena muatan yang berbeda memiliki energi interaksi arti negatif. Rumus yang sama juga berlaku untuk energi interaksi bola dan bola bermuatan seragam. Seperti biasa, dalam hal ini jarak r diukur antara pusat bola atau bola. Jika tidak ada dua, tetapi lebih banyak muatan, maka energi interaksinya harus dihitung sebagai berikut: membagi sistem muatan menjadi semua pasangan yang mungkin, menghitung energi interaksi setiap pasangan dan menjumlahkan semua energi untuk semua pasangan.

Permasalahan pada topik ini terpecahkan, begitu pula permasalahan pada hukum konservasi energi mekanik: pertama-tama energi interaksi awal ditemukan, kemudian energi akhir. Jika soal meminta Anda mencari usaha yang dilakukan untuk memindahkan muatan, maka besarnya sama dengan selisih antara energi total awal dan akhir interaksi muatan. Energi interaksi juga dapat diubah menjadi energi kinetik atau jenis energi lainnya. Jika benda berada pada jarak yang sangat jauh, maka energi interaksinya diasumsikan sama dengan 0.

Perlu diperhatikan: jika soal memerlukan pencarian jarak minimum atau maksimum antar benda (partikel) ketika bergerak, maka kondisi ini akan terpenuhi pada saat partikel bergerak ke satu arah dengan kecepatan yang sama. Oleh karena itu, penyelesaiannya harus dimulai dengan menuliskan hukum kekekalan momentum, yang darinya diperoleh kecepatan yang sama. Dan kemudian Anda harus menulis hukum kekekalan energi, dengan mempertimbangkan energi kinetik partikel dalam kasus kedua.

Potensi. Perbedaan potensial. Tegangan

Medan elektrostatis mempunyai sifat yang penting: kerja gaya-gaya medan elektrostatis ketika memindahkan muatan dari satu titik medan ke titik lain tidak bergantung pada bentuk lintasan, tetapi hanya ditentukan oleh posisi titik awal dan titik akhir. dan besarnya muatan.

Konsekuensi dari independensi kerja dari bentuk lintasan adalah pernyataan berikut: kerja gaya medan elektrostatis ketika muatan bergerak sepanjang lintasan tertutup sama dengan nol.

Sifat potensial (ketergantungan kerja pada bentuk lintasan) medan elektrostatis memungkinkan kita untuk memperkenalkan konsep energi potensial muatan dalam medan listrik. Dan besaran fisis yang sama dengan perbandingan energi potensial suatu muatan listrik dalam medan elektrostatis dengan besar muatan tersebut disebut potensi φ Medan listrik:

Potensi φ adalah karakteristik energi medan elektrostatis. DI DALAM Sistem internasional satuan (SI) Satuan potensial (dan beda potensial, yaitu tegangan) adalah volt [V]. Potensi - besaran skalar.

Dalam banyak soal elektrostatika, saat menghitung potensial, akan lebih mudah untuk mengambil tak terhingga sebagai titik acuan di mana nilai energi potensial dan potensial hilang. titik terpencil. Dalam hal ini konsep potensial dapat didefinisikan sebagai berikut: potensial medan pada suatu titik tertentu dalam ruang sama dengan bekerja, yang dilakukan oleh gaya listrik ketika muatan positif satuan dipindahkan dari suatu titik tertentu hingga tak terhingga.

Mengingat rumus energi potensial interaksi dua muatan titik dan membaginya dengan nilai salah satu muatan sesuai dengan definisi potensial, diperoleh bahwa potensi φ bidang biaya titik Q pada jarak R darinya relatif terhadap suatu titik di tak terhingga dihitung sebagai berikut:

Potensial yang dihitung menggunakan rumus ini bisa positif atau negatif tergantung pada tanda muatan yang menimbulkannya. Rumus yang sama menyatakan potensial medan bola (atau bola) bermuatan seragam di RR(di luar bola atau bola), dimana R adalah jari-jari bola, dan jarak R diukur dari titik tengah bola.

Untuk mewakili medan listrik secara visual, bersama dengan garis gaya, gunakan permukaan ekuipotensial. Permukaan di semua titik yang mempunyai potensial medan listrik nilai-nilai yang sama, disebut permukaan ekuipotensial atau permukaan dengan potensial yang sama. Garis medan listrik selalu tegak lurus terhadap permukaan ekuipotensial. Permukaan ekuipotensial medan Coulomb suatu muatan titik adalah bola konsentris.

Listrik tegangan itu hanya perbedaan potensial, mis. definisi tegangan listrik dapat diberikan dengan rumus:

Dalam medan listrik seragam terdapat hubungan antara kuat medan dan tegangan:

Pekerjaan medan listrik dapat dihitung sebagai selisih antara energi potensial awal dan akhir suatu sistem muatan:

Kerja medan listrik secara umum juga dapat dihitung dengan menggunakan salah satu rumus:

Dalam medan seragam, ketika suatu muatan bergerak sepanjang garis medannya, kerja medan juga dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut:

Dalam rumus ini:

  • φ – potensial medan listrik.
  • φ - perbedaan potensial.
  • W– energi muatan potensial dalam medan listrik eksternal.
  • A– kerja medan listrik untuk memindahkan muatan (muatan).
  • Q– muatan yang bergerak dalam medan listrik luar.
  • kamu- tegangan.
  • E– kekuatan medan listrik.
  • D atau ∆ aku– jarak perpindahan muatan sepanjang garis gaya.

Dalam semua rumus sebelumnya kita berbicara secara khusus tentang kerja medan elektrostatis, tetapi jika soal mengatakan bahwa “usaha harus dilakukan”, atau yang sedang kita bicarakan Tentang pekerjaan kekuatan luar", maka pekerjaan ini harus dianggap sama dengan pekerjaan lapangan, tetapi dengan tanda sebaliknya.

Prinsip superposisi potensial

Dari prinsip superposisi kuat medan yang ditimbulkan oleh muatan listrik, berikut prinsip superposisi potensial (dalam hal ini tanda potensial medan bergantung pada tanda muatan yang menimbulkan medan):

Perhatikan betapa lebih mudahnya menerapkan prinsip superposisi potensial daripada tegangan. Potensial merupakan besaran skalar yang tidak mempunyai arah. Menambah potensi hanyalah menjumlahkan nilai numerik.

Kapasitas listrik. Kapasitor datar

Saat memberikan muatan ke suatu konduktor, selalu ada batas tertentu yang di luar itu tidak mungkin untuk mengisi daya pada benda. Untuk mengkarakterisasi kemampuan suatu benda dalam mengakumulasi muatan listrik, konsep tersebut diperkenalkan kapasitansi listrik. Kapasitansi suatu konduktor terisolasi adalah rasio muatan terhadap potensial:

Dalam sistem SI, kapasitansi diukur dalam Farad [F]. 1 Farad adalah kapasitansi yang sangat besar. Sebagai perbandingan, kapasitasnya saja bola dunia secara signifikan kurang dari satu farad. Kapasitansi suatu konduktor tidak bergantung pada muatannya maupun potensial bendanya. Demikian pula, massa jenis tidak bergantung pada massa atau volume benda. Kapasitas hanya bergantung pada bentuk tubuh, ukurannya dan sifat-sifat lingkungannya.

Kapasitas listrik sistem dua konduktor adalah kuantitas fisik yang didefinisikan sebagai rasio muatan Q salah satu konduktor beda potensial Δ φ diantara mereka:

Besarnya kapasitansi listrik suatu konduktor bergantung pada bentuk dan ukuran konduktor serta sifat dielektrik yang memisahkan konduktor. Ada konfigurasi konduktor di mana medan listrik terkonsentrasi (terlokalisasi) hanya di wilayah ruang tertentu. Sistem seperti ini disebut kapasitor, dan konduktor yang membentuk kapasitor disebut lapisan.

Kapasitor paling sederhana adalah sistem dua pelat penghantar datar yang terletak sejajar satu sama lain pada jarak kecil dibandingkan dengan ukuran pelat dan dipisahkan oleh lapisan dielektrik. Kapasitor seperti ini disebut datar. Medan listrik kapasitor pelat sejajar terutama terletak di antara pelat.

Masing-masing pelat kapasitor datar yang bermuatan menciptakan medan listrik di dekat permukaannya, yang modulusnya dinyatakan oleh hubungan yang telah diberikan di atas. Maka modulus kuat medan akhir di dalam kapasitor yang diciptakan oleh kedua pelat adalah sama dengan:

Di luar kapasitor, medan listrik kedua pelat diarahkan sisi yang berbeda, dan oleh karena itu medan elektrostatis yang dihasilkan E= 0. dapat dihitung dengan rumus :

Dengan demikian, kapasitas listrik suatu kapasitor datar berbanding lurus dengan luas pelat (pelat) dan berbanding terbalik dengan jarak antar pelat. Jika ruang antara pelat diisi dengan dielektrik, kapasitansi kapasitor bertambah sebesar ε sekali. perhatikan itu S pada rumus ini luas satu pelat kapasitornya saja. Ketika mereka berbicara tentang "area pelapisan" dalam suatu masalah, yang mereka maksud adalah nilai ini. Anda tidak perlu mengalikan atau membaginya dengan 2.

Sekali lagi kami sajikan rumusnya muatan kapasitor. Muatan kapasitor hanya dipahami sebagai muatan pada pelat positifnya:

Gaya tarik menarik antar pelat kapasitor. Gaya yang bekerja pada masing-masing pelat ditentukan bukan oleh medan total kapasitor, namun oleh medan yang diciptakan oleh pelat yang berlawanan (pelat tidak bekerja pada dirinya sendiri). Kekuatan medan ini sama dengan setengah kekuatan medan total, dan gaya interaksi antar pelat adalah:

Energi kapasitor. Disebut juga energi medan listrik di dalam kapasitor. Pengalaman menunjukkan bahwa kapasitor bermuatan mengandung cadangan energi. Energi kapasitor bermuatan sama dengan kerja gaya luar yang harus dikeluarkan untuk mengisi kapasitor. Ada tiga bentuk penulisan persamaan energi kapasitor (satu sama lain mengikuti jika kita menggunakan relasinya Q = C.U.):

Berikan perhatian khusus pada frasa: “Kapasitor terhubung ke sumber.” Artinya tegangan pada kapasitor tidak berubah. Dan kalimat “Kapasitor telah diisi dan diputuskan dari sumbernya” berarti muatan kapasitor tidak akan berubah.

Energi medan listrik

Energi listrik harus dianggap sebagai energi potensial yang disimpan dalam kapasitor bermuatan. Menurut ide-ide modern, Energi listrik kapasitor terletak di ruang antara pelat kapasitor, yaitu di medan listrik. Oleh karena itu disebut energi medan listrik. Energi benda bermuatan terkonsentrasi di ruang yang terdapat medan listrik, yaitu. kita dapat berbicara tentang energi medan listrik. Misalnya, energi kapasitor terkonsentrasi di ruang antara pelat-pelatnya. Jadi, masuk akal untuk memperkenalkan yang baru karakter fisik– kerapatan energi volumetrik medan listrik. Dengan menggunakan contoh kapasitor datar, kita dapat memperoleh rumus berikut kepadatan massal energi (atau energi per satuan volume medan listrik):

Koneksi kapasitor

Koneksi paralel kapasitor– untuk meningkatkan kapasitas. Kapasitor dihubungkan oleh pelat bermuatan serupa, seolah-olah menambah luas pelat bermuatan sama. Tegangan pada semua kapasitor sama, muatan totalnya sama dengan jumlahnya muatan masing-masing kapasitor, dan kapasitansi total juga sama dengan jumlah kapasitansi semua kapasitor yang dihubungkan secara paralel. Mari kita tuliskan rumus hubungan paralel kapasitor:

Pada sambungan seri kapasitor kapasitas total bank kapasitor selalu lebih kecil dari kapasitas kapasitor terkecil yang disertakan dalam baterai. Sambungan seri digunakan untuk meningkatkan tegangan rusaknya kapasitor. Mari kita tuliskan rumusnya koneksi serial kapasitor. Kapasitansi total kapasitor yang dihubungkan seri ditemukan dari hubungan:

Dari hukum kekekalan muatan dapat disimpulkan bahwa muatan-muatan pada pelat-pelat yang berdekatan adalah sama:

Tegangan sama dengan jumlah tegangan pada masing-masing kapasitor.

Untuk dua kapasitor yang dihubungkan secara seri, rumus di atas akan memberikan kita ekspresi kapasitansi total berikut:

Untuk N kapasitor terhubung seri identik:

Bola konduktif

Kuat medan di dalam konduktor bermuatan adalah nol. Jika tidak, gaya listrik akan bekerja pada muatan bebas di dalam konduktor, yang akan memaksa muatan tersebut bergerak di dalam konduktor. Pergerakan ini, pada gilirannya, akan menyebabkan pemanasan pada konduktor bermuatan, yang sebenarnya tidak terjadi.

Fakta bahwa tidak ada medan listrik di dalam konduktor dapat dipahami dengan cara lain: jika ada, maka partikel bermuatan akan bergerak lagi, dan mereka akan bergerak sedemikian rupa sehingga mengurangi medan ini menjadi nol dengan sendirinya. lapangan, karena nyatanya, mereka tidak mau pindah, karena setiap sistem mengupayakan keseimbangan. Cepat atau lambat, semua muatan yang bergerak akan berhenti tepat di tempat tersebut sehingga medan di dalam konduktor menjadi nol.

Pada permukaan konduktor kuat medan listriknya maksimum. Besarnya kuat medan listrik suatu bola bermuatan di luar batasnya berkurang seiring dengan bertambahnya jarak dari penghantar dan dihitung dengan menggunakan rumus yang mirip dengan rumus kuat medan muatan titik, dimana jarak diukur dari pusat bola. .

Karena kuat medan di dalam konduktor bermuatan adalah nol, potensial di semua titik di dalam dan di permukaan konduktor adalah sama (hanya dalam kasus ini beda potensial, dan karenanya tegangan, adalah nol). Potensial di dalam bola bermuatan sama dengan potensial di permukaan. Potensial di luar bola dihitung dengan menggunakan rumus yang mirip dengan rumus potensial muatan titik, yaitu jarak diukur dari pusat bola.

Radius R:

Jika bola dikelilingi oleh dielektrik, maka:

Sifat-sifat konduktor dalam medan listrik

  1. Di dalam konduktor, kuat medan selalu nol.
  2. Potensial di dalam penghantar adalah sama di semua titik dan sama dengan potensial permukaan penghantar. Ketika mereka mengatakan dalam suatu soal bahwa "konduktor bermuatan potensial ... V", yang mereka maksud adalah potensial permukaan.
  3. Di luar konduktor dekat permukaannya, kuat medan selalu tegak lurus permukaan.
  4. Jika suatu muatan diberikan kepada suatu konduktor, maka semuanya akan terdistribusi pada lapisan yang sangat tipis di dekat permukaan konduktor (biasanya dikatakan bahwa seluruh muatan konduktor didistribusikan pada permukaannya). Hal ini mudah dijelaskan: faktanya adalah ketika kita memberikan muatan ke suatu benda, kita mentransfer pembawa muatan dengan tanda yang sama ke benda tersebut, yaitu. seperti muatan yang saling tolak menolak. Artinya mereka akan berusaha lari satu sama lain sejauh mungkin, yaitu. terakumulasi di bagian paling tepi konduktor. Akibatnya, jika inti dikeluarkan dari suatu konduktor, sifat elektrostatisnya tidak akan berubah sama sekali.
  5. Di luar konduktor, semakin melengkung permukaan konduktor maka kuat medannya semakin besar. Nilai maksimum ketegangan dicapai di dekat tepi dan kerusakan tajam pada permukaan konduktor.

Catatan tentang pemecahan masalah yang kompleks

1. Pembumian berarti menghubungkan sesuatu dengan konduktor dari objek ini dengan Bumi. Dalam hal ini, potensi Bumi dan benda yang ada disamakan, dan muatan yang diperlukan untuk ini berpindah sepanjang konduktor dari Bumi ke benda atau sebaliknya. Dalam hal ini, perlu mempertimbangkan beberapa faktor yang muncul dari fakta bahwa Bumi jauh lebih besar daripada benda apa pun yang terletak di atasnya:

  • Muatan total bumi secara kondisional sama dengan nol, sehingga potensinya juga nol, dan akan tetap ada sama dengan nol setelah benda tersebut terhubung dengan Bumi. Singkatnya, to ground berarti mengatur ulang potensi suatu benda.
  • Untuk mengatur ulang potensinya (dan juga muatan benda itu sendiri, yang sebelumnya bisa positif atau negatif), benda tersebut harus menerima atau memberi sejumlah muatan (bahkan mungkin sangat besar) kepada Bumi, dan Bumi akan selalu dapat memberikan kemungkinan ini.

2. Mari kita ulangi sekali lagi: jarak antara benda-benda yang tolak-menolak menjadi minimal ketika kecepatannya menjadi sama besarnya dan diarahkan ke arah yang sama ( kecepatan relatif biaya adalah nol). Pada saat ini energi potensial interaksi muatan berada pada titik maksimum. Jarak antara benda-benda yang saling tarik menarik adalah maksimum, juga pada saat persamaan kecepatan diarahkan ke satu arah.

3. Jika masalahnya melibatkan sistem yang terdiri dari jumlah besar muatan, maka perlu diperhatikan dan dijelaskan gaya-gaya yang bekerja pada muatan yang tidak terletak pada pusat simetri.

  • Pelajari semua rumus dan hukum dalam fisika, serta rumus dan metode dalam matematika. Sebenarnya hal ini juga sangat mudah dilakukan, formula yang diperlukan di fisika hanya ada sekitar 200 buah, dan di matematika bahkan lebih sedikit lagi. Masing-masing item berisi sekitar selusin metode standar penyelesaian masalah level dasar kesulitan yang juga dapat dipelajari, dan dengan demikian diselesaikan sepenuhnya secara otomatis dan tanpa kesulitan saat yang tepat paling CT. Setelah ini, Anda hanya perlu memikirkan tugas yang paling sulit.
  • Hadiri ketiga tahap tes latihan fisika dan matematika. Setiap RT dapat dikunjungi dua kali untuk memutuskan kedua pilihan tersebut. Sekali lagi, pada CT, selain kemampuan menyelesaikan masalah dengan cepat dan efisien, serta pengetahuan tentang rumus dan metode, Anda juga harus mampu merencanakan waktu dengan baik, mendistribusikan tenaga, dan yang terpenting, mengisi formulir jawaban dengan benar, tanpa membingungkan nomor jawaban dan soal, atau nama belakang Anda sendiri. Selain itu, selama RT, penting untuk membiasakan diri dengan gaya mengajukan pertanyaan dalam suatu masalah, yang mungkin tampak sangat tidak biasa bagi orang yang tidak siap di DT.
  • Penerapan ketiga poin ini yang berhasil, rajin dan bertanggung jawab akan memungkinkan Anda menunjukkan hasil yang sangat baik di CT, semaksimal kemampuan Anda.

    Menemukan kesalahan?

    Jika Anda merasa telah menemukan kesalahan dalam materi pendidikan, lalu silakan tulis tentang hal itu melalui email. Anda juga dapat melaporkan bug ke jaringan sosial(). Dalam surat tersebut sebutkan mata pelajaran (fisika atau matematika), nama atau nomor topik atau ujian, nomor soal, atau tempat dalam teks (halaman) yang menurut Anda terdapat kesalahan. Jelaskan juga apa dugaan kesalahannya. Surat Anda tidak akan luput dari perhatian, kesalahannya akan diperbaiki, atau Anda akan dijelaskan mengapa itu bukan kesalahan.

    Di mana F- modulus gaya interaksi dua muatan titik yang besarnya Q 1 dan Q 2 , R- jarak antar muatan, - konstanta dielektrik medium, 0 - konstanta dielektrik.

      Kekuatan medan listrik

    Di mana - gaya yang bekerja pada muatan titik Q 0 , ditempatkan pada titik tertentu di lapangan.

      Kekuatan medan muatan titik (modulo)

    Di mana R- jarak dari muatan Q sampai pada titik di mana ketegangan ditentukan.

      Kuat medan yang ditimbulkan oleh sistem muatan titik (prinsip superposisi medan listrik)

    Di mana - intensitas pada titik tertentu di medan yang diciptakan oleh muatan ke-i.

      Modulus kekuatan medan yang diciptakan oleh bidang bermuatan seragam tak terhingga:

    Di mana
    - kepadatan permukaan mengenakan biaya.

      Modulus kuat medan kapasitor datar di bagian tengahnya

    .

    Rumus ini berlaku jika jarak antar pelat jauh lebih kecil daripada dimensi linier pelat kapasitor.

      Ketegangan bidang yang diciptakan oleh benang (atau silinder) bermuatan seragam yang panjangnya tak terhingga pada jarak tertentu R dari modulo sumbu ulir atau silinder:

    ,

    Di mana
    - kerapatan muatan linier.

    a) melalui permukaan sembarang yang ditempatkan pada bidang yang tidak seragam

    ,

    Di mana - sudut antara vektor tegangan dan biasa saja ke elemen permukaan, dS- luas elemen permukaan, E N- proyeksi vektor tegangan ke garis normal;

    b) melalui permukaan rata, ditempatkan dalam medan listrik seragam:

    ,

    c) melalui permukaan tertutup:

    ,

    di mana integrasi dilakukan di seluruh permukaan.

      teorema Gauss. Aliran vektor tegangan melalui suatu permukaan tertutup S sama dengan jumlah aljabar muatan Q 1 , Q 2 ... Q N, ditutupi oleh permukaan ini, dibagi 0 .

    .

    Fluks vektor perpindahan listrik dinyatakan serupa dengan fluks vektor kuat medan listrik:

    a) mengalir melalui permukaan datar jika medannya seragam

    b) dalam kasus bidang yang tidak homogen dan permukaan sewenang-wenang

    ,

    Di mana D N- proyeksi vektor dengan arah garis normal ke elemen permukaan yang luasnya sama dS.

      teorema Gauss. Vektor induksi listrik mengalir melalui permukaan tertutup S, menutupi biaya Q 1 , Q 2 ... Q N, sama

    ,

    Di mana N- jumlah muatan yang terkandung di dalam permukaan tertutup (muatan dengan tandanya sendiri).

      Energi potensial suatu sistem muatan dua titik Q Dan Q dengan ketentuan W = 0, dicari dengan rumus:

    W=
    ,

    Di mana R- jarak antar muatan. Energi potensial bernilai positif jika muatan sejenis berinteraksi dan negatif jika muatan berbeda berinteraksi.

      Potensi medan listrik yang diciptakan oleh muatan titik Q pada jarak R

     =
    ,

      Potensi medan listrik yang diciptakan oleh bola logam berjari-jari R, membawa muatan Q:

     =
    (r ≤ R; bidang di dalam dan di permukaan bola),

     =
    (R > R; bidang di luar bola).

      Potensi medan listrik yang diciptakan oleh sistem N muatan titik sesuai dengan prinsip superposisi medan listrik sama dengan jumlah aljabar potensial 1 , 2 ,…, N, dibuat oleh biaya Q 1 , Q 2 , ..., Q N pada suatu titik tertentu di lapangan

    = .

      Hubungan antara potensi dan ketegangan:

    a) secara umum = -qrad atau =
    ;

    b) dalam hal bidang seragam

    E =
    ,

    Di mana D- jarak antara permukaan ekuipotensial dengan potensial 1 Dan 2 sepanjang saluran listrik;

    c) dalam hal lapangan dengan pusat atau simetri aksial

    di mana turunannya diambil sepanjang garis gaya.

      Usaha yang dilakukan oleh gaya medan untuk memindahkan muatan Q dari poin 1 ke poin 2

    SEBUAH = q( 1 - 2 ),

    Di mana ( 1 - 2 ) - beda potensial antara titik awal dan akhir lapangan.

      Beda potensial dan kuat medan listrik dihubungkan oleh hubungan

    ( 1 - 2 ) =
    ,

    Di mana E e- proyeksi vektor tegangan ke arah pergerakan dl.

      Kapasitas listrik suatu konduktor terisolasi ditentukan oleh rasio muatan Q pada konduktor ke potensial konduktor .

    .

      Kapasitansi kapasitor:

    ,

    Di mana ( 1 - 2 ) = kamu- beda potensial (tegangan) antara pelat kapasitor; Q- Modul pengisian daya pada satu pelat kapasitor.

      Kapasitas listrik suatu bola penghantar (sphere) dalam SI

    c = 4 0 R,

    Di mana R- radius bola, - konstanta dielektrik relatif medium; 0 = 8,8510 -12 F/m.

      Kapasitas listrik kapasitor datar dalam sistem SI:

    ,

    Di mana S- luas satu piring; D- jarak antar pelat.

      Kapasitas listrik kapasitor bola (dua bola konsentris dengan jari-jari R 1 Dan R 2 , ruang di antaranya diisi dengan dielektrik, dengan konstanta dielektrik ):

    .

      Kapasitas listrik kapasitor silinder (panjang dua silinder koaksial aku dan jari-jari R 1 Dan R 2 , ruang di antaranya diisi dengan dielektrik dengan konstanta dielektrik )

    .

      Kapasitas baterai dari N kapasitor yang dihubungkan secara seri ditentukan oleh relasinya

    .

    Dua rumus terakhir berlaku untuk menentukan kapasitansi kapasitor multilayer. Susunan lapisan sejajar dengan pelat sesuai dengan sambungan seri kapasitor satu lapis; jika batas-batas lapisan tegak lurus terhadap pelat, maka dianggap terdapat hubungan paralel kapasitor satu lapis.

      Energi potensial suatu sistem muatan titik stasioner

    .

    Di Sini Saya- potensi medan yang tercipta pada titik dimana muatan berada Q Saya, semua biaya kecuali Saya-pergi; N- jumlah total biaya.

      Kerapatan energi medan listrik volumetrik (energi per satuan volume):

    =
    = = ,

    Di mana D- besarnya vektor perpindahan listrik.

      Energi medan seragam:

    W=V.

      Energi medan tidak seragam:

    W=
    .

    Definisi 1

    Elektrostatika adalah cabang luas elektrodinamika yang mempelajari dan menjelaskan benda diam sistem tertentu benda bermuatan listrik.

    Dalam prakteknya, ada dua jenis muatan elektrostatis: positif (kaca pada sutra) dan negatif (karet keras pada wol). Muatan dasar adalah muatan minimum ($e = 1,6 ∙10^( -19)$ C). Muatan suatu benda fisik adalah kelipatan bilangan bulat biaya dasar: $q = Tidak$.

    Elektrifikasi badan material– redistribusi biaya antar badan. Metode elektrifikasi: sentuhan, gesekan dan pengaruh.

    Hukum kekekalan muatan listrik positif - dalam konsep tertutup, jumlah aljabar muatan semua partikel elementer tetap stabil dan tidak berubah. $q_1 + q _2 + q _3 + …..+ q_n = konstanta$. Uji biaya masuk pada kasus ini melambangkan suatu titik muatan positif.

    hukum Coulomb

    Undang-undang ini ditetapkan secara eksperimental pada tahun 1785. Menurut teori ini, gaya interaksi antara dua muatan titik yang diam dalam suatu medium selalu berbanding lurus dengan hasil kali modul positif dan berbanding terbalik dengan persegi jarak keseluruhan diantara mereka.

    Medan listrik adalah jenis materi unik yang berinteraksi antara muatan listrik yang stabil, terbentuk di sekitar muatan, dan hanya mempengaruhi muatan.

    Proses elemen stasioner berbentuk titik ini sepenuhnya mematuhi hukum ketiga Newton, dan dianggap sebagai hasil dari partikel yang saling tolak menolak dengan gaya tarik-menarik yang sama satu sama lain. Hubungan antara muatan listrik yang stabil dalam elektrostatika disebut interaksi Coulomb.

    Hukum Coulomb sepenuhnya adil dan akurat untuk benda material bermuatan, bola dan bola bermuatan seragam. Dalam hal ini, jarak terutama dianggap sebagai parameter pusat ruang. Saat latihan hukum ini Ia bekerja dengan baik dan cepat jika ukuran benda bermuatan jauh lebih kecil daripada jarak antara keduanya.

    Catatan 1

    Konduktor dan dielektrik juga bekerja dalam medan listrik.

    Yang pertama mewakili zat yang mengandung pembawa muatan elektromagnetik bebas. Pergerakan bebas elektron dapat terjadi di dalam konduktor. Unsur-unsur ini termasuk larutan, logam dan berbagai lelehan elektrolit, gas ideal dan plasma.

    Dielektrik adalah zat yang tidak dapat mengandung pembawa muatan listrik bebas. Pergerakan bebas elektron di dalam dielektrik itu sendiri tidak mungkin dilakukan, karena tidak ada arus listrik yang mengalir melaluinya. Partikel fisik inilah yang memiliki permeabilitas tidak sama dengan satuan dielektrik.

    Saluran listrik dan elektrostatika

    Garis-garis gaya kuat medan listrik awal adalah garis-garis kontinu, yang titik-titik singgungnya pada setiap medium yang dilaluinya bertepatan sepenuhnya dengan sumbu tegangan.

    Karakteristik utama saluran listrik:

    • jangan berpotongan;
    • tidak ditutup;
    • stabil;
    • arah akhir bertepatan dengan arah vektor;
    • mulai dari $+ q$ atau tak terhingga, berakhir di $– q$;
    • terbentuk di dekat muatan (yang tegangannya lebih besar);
    • tegak lurus terhadap permukaan konduktor utama.

    Definisi 2

    Perbedaan potensi listrik atau tegangan (Ф atau $U$) adalah besarnya potensial pada titik awal dan akhir lintasan muatan positif. Semakin kecil perubahan potensial sepanjang ruas jalur maka semakin rendah kuat medan yang dihasilkan.

    Kuat medan listrik selalu diarahkan untuk menurunkan potensial awal.

    Gambar 2. Energi potensial suatu sistem muatan listrik. Author24 - pertukaran karya siswa secara online

    Kapasitas listrik mencirikan kemampuan setiap konduktor untuk mengakumulasi muatan listrik yang diperlukan pada permukaannya sendiri.

    Parameter ini tidak bergantung pada muatan listrik, tetapi dapat dipengaruhi oleh dimensi geometris konduktor, bentuknya, lokasi dan sifat medium antar elemen.

    Kapasitor adalah perangkat listrik universal yang membantu mengumpulkan muatan listrik dengan cepat untuk dilepaskan ke suatu rangkaian.

    Medan listrik dan intensitasnya

    Menurut ilmuwan modern, muatan listrik yang stabil tidak saling mempengaruhi secara langsung. Masing-masing dikenakan biaya tubuh fisik dalam elektrostatika menciptakan lingkungan Medan listrik. Proses ini memberikan gaya pada zat bermuatan lainnya. Sifat utama medan listrik adalah aksinya pada muatan titik dengan gaya tertentu. Dengan demikian, interaksi partikel bermuatan positif terjadi melalui medan yang mengelilingi unsur bermuatan.

    Fenomena ini dapat dipelajari dengan menggunakan apa yang disebut muatan uji - muatan listrik kecil yang tidak mendistribusikan ulang muatan yang diteliti secara signifikan. Untuk mengidentifikasi medan secara kuantitatif, fitur daya diperkenalkan - kekuatan medan listrik.

    Ketegangan adalah indikator fisika yang sama dengan perbandingan gaya yang bekerja pada muatan uji yang ditempatkan pada suatu titik tertentu di medan dengan besar muatan itu sendiri.

    Kuat medan listrik merupakan besaran fisis vektor. Arah vektor dalam hal ini bertepatan pada setiap titik material di ruang sekitarnya dengan arah gaya yang bekerja pada muatan positif. Medan listrik suatu unsur yang tidak berubah terhadap waktu dan diam dianggap elektrostatis.

    Untuk memahami medan listrik digunakan garis-garis gaya yang digambarkan sedemikian rupa sehingga arah sumbu tegangan utama pada setiap sistem bertepatan dengan arah garis singgung titik tersebut.

    Beda potensial elektrostatika

    Medan elektrostatik termasuk satu properti penting: usaha yang dilakukan gaya-gaya semua partikel yang bergerak ketika suatu muatan titik berpindah dari satu titik medan ke titik lain tidak bergantung pada arah lintasannya, tetapi ditentukan semata-mata oleh posisi garis awal dan akhir serta muatannya. parameter.

    Hasil dari kemandirian kerja dari bentuk gerak muatan adalah pernyataan berikut: fungsi gaya-gaya medan elektrostatik ketika suatu muatan ditransformasikan sepanjang lintasan tertutup selalu sama dengan nol.

    Gambar 4. Potensi medan elektrostatis. Author24 - pertukaran karya siswa secara online

    Sifat potensi medan elektrostatis membantu memperkenalkan konsep potensial dan energi dalam mengenakan biaya. Dan parameter fisik sama dengan rasionya energi potensial dalam medan dengan besarnya muatan ini disebut konstanta potensial medan listrik.

    Dalam berbagai tugas yang kompleks elektrostatika saat menentukan potensi di luar referensi poin materi, dimana besarnya energi potensial dan potensial itu sendiri lenyap, akan lebih mudah untuk menggunakan titik di tak terhingga. Dalam hal ini signifikansi potensial ditentukan sebagai berikut: potensial medan listrik di setiap titik dalam ruang sama dengan usaha yang dilakukan. kekuatan internal ketika muatan satuan positif dihilangkan dari suatu sistem hingga tak terhingga.