Электростатическое поле — электрическое поле не-подвижных электрических зарядов, осуществляющее вза-рлюдействие между ними. Основной характеристикой электростатического г-оля является напряженность электрического поля Е — отношение силы Р, действующей со стороны поля на заряд, к величине заряда д: Силовые линии напряженности электростатическо¬го поля не замкнуты: они начинаются на положительных згрядах и оканчиваются на отрицательных (или в беско¬нечности-). Электростатическое поле потенциально, т. е. работа его по перемещению электрического заряда между двумя точками не зависит от формы траектории; на замкнутом гг.ти она равна нулю. Вследствие потенциальности электростатического г.аля его можно характеризовать одной скалярной функ¬цией — электростатическим потенциалом ср. Поскольку электростатическое поле действует на заряженные тела с силой Р= ^Е, то оно может совершить работу по перемещению заряженного тела. Система, способная совершать работу благодаря вза-имодействию тел друг с другом, обладает потенциальной энергией. Работа по перемещению заряда в электростатическом поле Однородное электростатическое поле в каж¬дой точке пространства имеет одинаковые модуль и на¬правление. Р=^Е; А = .РДх = фЕАг; &х = хг-х{. Работа электростатического поля зависит только от положения конечной и начальной точек пути (рис. 1).
Рис. 1 Кулоновское поле является потенциальным полем. Если работа не зависит от формы пути, то она равна изменению потенциальной энергии, взятой с противопо¬ложным знаком: А = -Ди^п, • ' А = ЧЕ(х.г *,); Д\У = \УК- ТУ„ = Щх2) - 1У(*,); Щ*,) - Щ#2) = А = ^Е(x.^- х^). Следовательно, при совершении полем работы (А > 0) потенциальная, энер¬гия заряда уменьшается, а при совершении работы по пе-
ремещению заряда против сил поля (А < 0) — потенци¬альная энергия возрастает. Потенциальная энергия заряженного тела в элект¬ростатическом поле пропорциональна заряду. Отноше¬ние потенциальной энергии \У заряда к величине заря¬да ^ называется потенциалом электростатического поля: № Ф = — -Ч Потенциал — работа, которую нужно совершить по перенесению единичного положительного заряда из бес-конечности в данную точку поля. Работа по переносу единичного положительного за¬ряда из точки (А) в точку (В) соответствует разности по¬тенциалов Разность потенциалов измеряют в вольтах (В). 1В = 1Дж 1Кл' Потенциал точечного заряда ц-. ф = &— , где г — расстояние от заряда ^0 до любой точки про¬ странства. ' Потенциал положительного заряда положителен и убывает при удалении от заряда, отрицательного — отри-цателен и возрастает при удалении от заряда. Общий потенциал поля, создаваемого несколькими зарядами, равен алгебраической сумме потенциалов, со¬здаваемых отдельными зарядами: Из предыдущего следует, что каждую точку элект¬ростатического поля можно характеризовать как напря¬женностью поля, так и потенциалом. Определим связь между ними. Выберем в произвольном электростатическом поле достаточно малый участок Д/' вдоль силовой линии та¬ким образом, что в пределах этого участка поле можно считать постоянным, тогда работа сил электростати¬ческого поля равна А = дЕД/, с другой стороны, эта же ра¬бота равна А = <?(ф( - ф2); приравнивая оба значения, по¬лучим: г=Ф1~Ф2 _Ф2~Ф1 =АФ Д/ Д/ Д/ ' = _Дф Д/ Д/'|Д/|'Если поле однородно, то Е = — , где II — разность по- й
тенциалов между точками 1 и 2, А — расстояние между этими точками (величины скалярные) (рис. 2).
Рис, 2 Поверхность, все точки которой имеют одинаковый потенциал, называется эквипотенциальной поверхностью. При перемещении заряда вдоль эквипотенциальной поверхности работа не производится. Поверхность идеального проводника — эквипотен-циальная поверхность. Силовые линии и эквипотенциальные поверхности перпендикулярны друг к другу в месте своего пересече¬ния Ё — вектор напряженности поля, направлен в сторону уменьшения потенциала.
