На кожен заряд, розміщений в електричному полі, діє сила, під дією якої він переміщується. При русі заряду електричне поле виконує певну роботу.
Роботу сил електричного поля можна розглядати як зміну потенціальної енергії, яку має кожне заряджене тіло, що перебуває в цьому електричному полі. Якщо позначити потенціальну енергію зарядженого тіла, що переміщується під дією електричних сил, у початковій і кінцевій точках траєкторії відповідно W1 і W2, то робота сил електричного поля визначатиметься за формулою
A = W1 - W2 = - (W2 - W1).
Різні пробні заряди у даній точці поля матимуть різні потенціальні енергії. Водночас відношення потенціальної енергії пробних зарядів до їх значень для даної точки поля є величиною сталою. Фізична величина, яка визначається відношенням потенціальної енергії пробного заряду, що знаходиться у даній точці електричного поля, до значення заряду, називається потенціалом.
Потенціал позначається літерою φ і записується у вигляді
Потенціал є скалярною величиною. Потенціали точок поля позитивно зарядженого тіла мають додатне значення, потенціали ж негативно зарядженого тіла мають від'ємне значення.
Одиницею потенціалу в Сl є 1 вольт (1В):
Потенціал характеризує електричне поле у даній його точці та є його енергетичною характеристикою.
Якщо позначити потенціали точок, в яких перебував пробний заряд до і після виконання роботи силами електричного поля з його переміщення.
відповідно φ, і φ 2 і врахувати, що W = φ q, то можна записати
А = W1 - W2 = q(φ1- φ 2)
Значення цієї роботи пропорційне значенню переміщуваного заряду і залежить від того, з якої в яку точку переміщується заряд.
Електростатичне поле — поле, створене нерухомими в незмінними в часі електричними зарядами (за відсутності електричних струмів). Електричне поле є особливим видом матерії, пов'язаної з електричними зарядами та передає дії зарядів один на одного.
Якщо в система заряджених тіл, то в кожній точці цього снує силове електричне поле. Його визначають силою, що діє на пробний точковий заряд, поміщений в це поле. Пробний заряд повинен бути мізерно малим, щоб не вплинути на характеристику електростатичного поля.
Електричне поле називають однорідним, якщо вектор його напруженості однаковий у всіх точках поля.
Основні характеристики електростатичного поля:
напруженість поля
електростатичний потенціал
Потенціал електричного поля — енергетична характеристика електричного поля; скалярна величина, що дорівнює відношенню потенціальної енергії заряду в полі, до величини цього заряду.
Объяснение:
При послідовному з'єднанні провідників (мал. 1.) сила струму у всіх провідниках однакова:
I1 = I2 = I.
Послідовне з'єднання провідників
За законом Ома, напруги U1 і U2 на провідниках рівні
U1 = IR1, U2 = IR2.
Загальна напруга U на обох провідниках дорівнює сумі напруги U1 і U2:
U = U1 + U2 = I(R1 + R2) = IR,
де R – електричний опір всього кола. Звідси слідує:
R = R1 + R2.
При послідовному з'єднанні повний опір кола дорівнює сумі опорів окремих провідників.
Цей результат справедливий для будь-якого числа послідовно з'єднаних провідників.
Паралельне з'єднання
При паралельному з'єднанні (мал. 2) напруга U1 і U2 на обох провідниках однакові:
U1 = U2 = U.
Сума струмів I1 + I2 , що протікають по обох провідниках, дорівнює струму в нерозгалуженому колі:
I = I1 + I2.
Цей результат виходить з того, що в точках розгалуження струмів (вузли A і B) у колі постійного струму не можуть накопичуватися заряди. Наприклад, до вузла A за час t приходить заряд I*t а виходить з вузла за той же час заряд I1*t + I2*t. Отже
I = I1 + I2.
Паралельне з'єднання провідників
Записуючи на підставі закона Ома
де R – електричний опір всього кола, отримаємо
При паралельному з'єднанні провідників величина, обернена загальному опору кола, дорівнює сумі величин, обернених опорам паралельно включених провідників.
Цей результат справедливий для будь-якого числа паралельно з'єднаних провідників.
Формули для послідовного і паралельного з'єднання провідників дозволяють у багатьох випадках розраховувати опір складного кола, що складається з багатьох резисторів. На мал. 3 наведений приклад такого складного кола і вказана послідовність обчислень.
Розрахунок опору складного кола. Опори всіх провідників вказані в омах (Ом)
Слід зазначити, що далеко не будь-яке складне коло, що складаються з провідників з різними опорами, може бути розраховано за до формул для послідовного і паралельного з'єднання. На мал. 4 наведений приклад електричного кола, яке не можна розрахувати вказаним вище методом.
Приклад електричного кола, що не зводиться до комбінації послідовно і паралельно сполучених провідників
