|
|
Page:54
4 . 3 הפוטנציאל בסביבת מטען נקודתי ובסביבת מערכת מטענים האנרגיה הפוטנציאלית של מטען בוחן , q הנמצא בשדה שיוצר מטען נקודתי אחר , Q היא , ( foe ^ -iqQ / r כאשר r הוא המרחק בין שני המטענים ( ראה משוואה . (( 4 . 4 ) הפוטנציאל הוגדר כיחס בין האנרגיה הפוטנציאלית לבין , q לכן הפוטנציאל במרחק r ממטען נקודתי Q הוא : בנקודה זו . הגדרה נוספת : הפוטנציאל הוא העבודה הדרושה כדי להביא יחידת מטען מאינסוף לנקודה הנדונה ) . או הפוטנציאל הוא מינוס העבודה שהשדה עושה , כאשר יחידת מטען נעה מהנקודה הנדונה לאינסוף . ( מכיוון שהפוטנציאל מוגדר כיחס בין אנרגיה למטען , יחידת הפוטנציאל היא ג'אול חלקי קולון . בגלל חשיבותה , הוענק ליחידה זו שם מיוחד . היא נקראת וולט ( volt ) על שם הפיסיקאי האיטלקי אלכסנדר וולטה , שהיה מראשוני חוקרי החשמל . סימנו של הוולט הוא ) . V את הפוטנציאל נסמן באות נטויה : . ( V = 1 V 1 J / C שאלה 4 . 3 יחידת השדה החשמלי היא , כזכור , ניוטון \ קולון . הראה כי יחידה חלופית היא וולט \ מטר , וכי ניוטון וולט קולון = מטר המושג פוטנציאל עשוי להיראות לך ערטילאי מעט , אולם למעשה זהו גודל שימושי מאוד , כפי שמעיד השימוש הרב שעושים ביחידת הפוטנציאל , הוולט , בחיי היומיום . אס נתון כי הפוטנציאל בנקודה מסוימת הוא , למשל 5 , וולט , פירוש הדבר שכדי להביא מטען של קולון אחד , מאינסוף לאותה נקודה , דרושה עבודה של 5 ג'אול ( בהנחה שהאנרגיה הפוטנציאלית מוגדרת כאפס באינסוף . ( חשיבות רבה עוד יותר יש להפרשי פוטנציאל בין נקודות שונות . אס , למשל , הפוטנציאל בנקודה B גדול ב 12 וולט מהפוטנציאל בנקודה , A פירוש הדבר שכדי להעביר מטען חיובי של קולון אחד מנקודה A לנקודה fi דרושה עבודה של 12 ג'אול כנגד השדה החשמלי . ולהיפך , כשמטען של + 1 קולון עובר מנקודה B לנקודה A השדה מבצע עבודה בשיעור של 12 ג'אול ) . עבודה זו יכולה להגדיל את האנרגיה הקינטית של הגוף הטעון , או להפוך לחום , כפי שנראה בהמשך . ( כשמדובר במטען שלילי , המצב הפוך . באופן כללי , אם V -t V מסמנים את הפוטנציאל בנקודות A ו 5 בהתאמה , העבודה הדרושה להעברת מטען A-n q ל 5 נתונה על ידי :
|
|