.
Работа по перемещению единичного положительного заряда численно равна
Работа, совершаемая при перемещении единичного
положительного заряда по конечному пути равна
.
(1.1.2)
Здесь - сила Кулона,
которая является центральной силой. Из механики известно, что поле центральных
сил консервативно. Следовательно, работа электростатического поля по
перемещению заряда не зависит от траектории, а определяется только начальной и
конечными ее точками. Работа по замкнутому пути равна нулю. Поле, обладающее
такими свойствами, называется потенциальным. Тогда из (1.1.2) имеем:
(1.1.3)
- циркуляция
вектора по замкнутому пути равна нулю. Поле,
обладающее такими свойствами, называется потенциальным.
Докажем потенциальный характер электростатического поля.
Рассмотрим сначала работу электрических сил в поле
элементарного точечного заряда
. Работа этих сил
при бесконечно малом перемещении
пробного
единичного положительного заряда равна:
,
где - проекция перемещения пробного
заряда
на радиус-вектор
, проведенный из возбуждающего поле
заряда
. Из рис.1.1.17 видно, что
- это приращение численного значения радиус-вектора
, то есть увеличение расстояния
пробного заряда
от заряда
. Поэтому работа
может быть представлена как полный
дифференциал скалярной функции точки
:
,
где - численное
значение радиус-вектора
. Тогда работа по
перемещению единичного положительного заряда из точки
в
точку
по конечному пути
равна:
,
где и
-
расстояния начальной и конечной точек пути от заряда
.
Таким образом, работа электрических сил на произвольном пути в поле
неподвижного
элементарного точечного заряда
действительно зависит от положений начальной и конечной точек этого пути и не
зависит от формы пути. На рис.1.1.18 работа на пути
равна работе на пути
: избыточная работа, совершаемая на
пути
при перемещении пробного заряда за
пределы сферы радиуса
, компенсируется
отрицательной работой, совершаемой при последующем приближении пробного заряда
к заряду
на последнем участке пути
. Таким образом, поле неподвижного
точечного заряда есть поле потенциальное.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.