|
|
Page:62
4 . 7 הפוטנציאל והשדה ( רשות ) בסביבת מערכת מטענים סטטית אפשר לאפיין כל נקודה בעזרת שני גדלים : השדה החשמלי והפוטנציאל . השדה הוא גודל וקטורי ואילו הפוטנציאל הוא סקלר . השדה הוא כוח ליחידת מטען והפוטנציאל הוא אנרגיה פוטנציאלית ליחידת מטען . שני הגדלים הללו קשורים זה לזה , כפי שמעיד הקשר בין המשטחים שווי הפוטנציאל לקווי השדה , שעמדנו עליו בסעיף הקודם . למעשה , אם השדה ידוע בכל נקודה , אפשר לחשב את הפוטנציאל בעזרת אינטגרציה , כפי שמצאנו את הפוטנציאל בשדה שיוצר מטען נקודתי . נוסחה כללית הקושרת את הפרש הפוטנציאלים בין שתי נקודות לשדה החשמלי היא : 4 . 6 משטחים שווי פוטנציאל ראינו כי נוח לתאר את השדה בעזרת קווי שדה . את הפוטנציאל נוח לתאר בעזרת משטחים שוו * פוטנציאל . משטח שווה פוטנציאל הוא משטח שבכל נקודותיו יש לפוטנציאל אותו ערך . הסעת גוף טעון על פני משטח שווה פוטנציאל אינה דורשת השקעת עבודה , משום שהאנרגיה הפוטנציאלית של הגוף אינה משתנה . מכאן נובע שבכל נקודה על משטח כזה , כיוון השדה החשמלי ניצב למשטח , שאם לא כן , אפשר היה לפרק את וקטור השדה לרכיב הניצב למשטח ולרכיב המשיק לו , וכדי להסיע מטען כנגד הרכיב המשיק היה צורך להשקיע עבודה . מכאן נובע כי קווי השדה של השדה החשמלי מאונכים למשטחים שווי הפוטנציאל . איור 4 . 12 מתאר את המשטחים שווי הפוטנציאל ואת קווי השדה של מטען נקודתי חיובי , של שני מטענים שווי גודל והפוכי סימן , של שני מטענים חיוביים ושל שני לוחות מקבילים הטעונים במטענים מנוגדים . במקרה של מטען נקודתי , המשטחים שווי הפוטנציאל הם כדורים . במקרה של לוחות מקבילים , המשטחים שווי הפוטנציאל הס מישורים , וקווי השדה הם קווים ישרים . שאלה 4 . 9 המרחב בין שני לוחות טעונים מסומן ברשת קואורדינטות שקוויה סורטטו במרווחים של 1 ס"מ . המתח כין הלוחות הוא 56 וולט . הנח כי השדה בין הלוחות אחיד . א . מהי העוצמה ומהו הכיוון של השדה החשמלי ? ב . מהו הפוטנציאל בנקודות \ Cfi A ג . מצא את הכוח שיפעל על מטען בוחן 0 10 א , q = 7 . 5 אם יוצב בנקודות אלו . ד . סרטט משטחים שווי פוטנציאל במרווחים של 14 וולט בין משטח למשטח . ה . מצא את העבודה הדרושה כדי להסיע את מטען הבוחן מסעיף ג , במסלול A ^ B ^ C ובמסלול הישר A ^> C
|
|
|