Связь напряженности и градиента потенциала

При перемещении в поле от исследуемой точки значение потенциала изменяется.

Вектор градиента потенциала электрического поля направлен в сторону увеличения потенциала перпендикулярно к эквипотенциальной поверхности. Отношение бесконечно малого изменения потенциала к бесконечно малому перемещению в этом направлении принимает максимальное значение, а по модулю вектор градиента равен этому отношению.

Математически это можно записать в виде

Связь напряженности и градиента потенциала - student2.ru ,

где Связь напряженности и градиента потенциала - student2.ru — единичный вектор, направленный в сторону увеличения потенциала перпендикулярно к эквипотенциальной поверхности. Единица измерения градиента — В/м.

Связь напряженности и градиента потенциала - student2.ru

На рис. показаны две эквипотенциальные поверхности, соответствующие потенциалам Связь напряженности и градиента потенциала - student2.ru и Связь напряженности и градиента потенциала - student2.ru . Из рисунка видно что, Связь напряженности и градиента потенциала - student2.ru , т.к. Связь напряженности и градиента потенциала - student2.ru .

Работа сил поля по переносу заряда из точки 1 в точку 2 вдоль нормали Связь напряженности и градиента потенциала - student2.ru равна Связь напряженности и градиента потенциала - student2.ru , учитывая что Связь напряженности и градиента потенциала - student2.ru , получим Связь напряженности и градиента потенциала - student2.ru . Сократив на величину заряда Связь напряженности и градиента потенциала - student2.ru и разделив обе части равенства на величину перемещения Связь напряженности и градиента потенциала - student2.ru , получим связь между напряженностью и градиентом потенциала

Связь напряженности и градиента потенциала - student2.ru .

Из этого соотношения видно, что вектор Связь напряженности и градиента потенциала - student2.ru направлен по нормали к эквипотенциальной поверхности в сторону убывания потенциала, т. е. вектора напряженности поля и градиента потенциала равны по модулю, но противоположны по направлению: Связь напряженности и градиента потенциала - student2.ru .

Градиент и напряженность измеряются в одних и тех же единицах — В/м.

Вектор градиента Связь напряженности и градиента потенциала - student2.ru в декартовых прямоугольных координатах имеет вид: Связь напряженности и градиента потенциала - student2.ru , где частные производные Связь напряженности и градиента потенциала - student2.ru потенциала j по x, y, и z являются проекциями вектора градиента соответственно на оси x, y, z. Используя, векторно-дифференциальный оператор «набла» — Связь напряженности и градиента потенциала - student2.ru , запишем градиент как произведение этого оператора на потенциал j, Связь напряженности и градиента потенциала - student2.ru , тогда вектор напряженности электрического поля записывают в виде Связь напряженности и градиента потенциала - student2.ru .

Наши рекомендации