O trabalho do campo elétrico na transferência de carga

Em qualquer carga que seja em eletricidadecampo, atos de força. Neste contexto, quando a carga se move no campo, um certo trabalho do campo elétrico ocorre. Como calcular esse trabalho?

O trabalho do campo elétrico consiste na transferência de cargas elétricas ao longo do condutor. Será igual ao produto de tensão, corrente e tempo gasto no trabalho.

Aplicando a fórmula da lei de Ohm, podemos obter várias variantes diferentes da fórmula para calcular a operação da corrente:

A = U˖I˖t = I²R˖t = (U² / R) ˖t.

De acordo com a lei de conservação de energiao trabalho do campo elétrico é igual à mudança na energia de uma parte individual da corrente, em conexão com a qual a energia liberada pelo condutor será igual ao trabalho da corrente.

Vamos expressar no sistema SI:

[A] = В˖А˖с = Вт˖с = J

1 kWh = 3.600.000 J.

Vamos realizar o experimento. Consideremos o movimento de carga no mesmo campo, a qual é formada por duas placas paralelas espaçadas A e B e carregada com cargas opostas. Neste campo, as linhas de força ao longo do seu comprimento perpendiculares a estas placas, e quando a placa A é carregada positivamente, então o campo E é dirigido a partir de A para B.

Suponha que a carga positiva q se mova do ponto a para o ponto b ao longo de um caminho arbitrário ab = s.

Como a força que atua sobre a carga que está no campo será igual a F = qE, o trabalho realizado quando a carga se move no campo de acordo com o caminho dado será determinado pela igualdade:

A = Fs cos α, ou A = qFs cos α.

Mas s cos α = d, onde d é a distância entre as placas.

Daqui segue: A = qEd.

Suponha agora que a carga q se mova de aeb para acb em essência. O trabalho do campo elétrico, realizado ao longo deste caminho, é igual à soma do trabalho realizado em suas seções separadas: ac = s₁, cb = s₂, ou seja,

A = qEs₁ cos α₁ + qEs₂ cos α₂,

A = qE (s₁ cos α₁ + s₂ cos α₂,).

Mas s₁ cos α₁ + s₂ cos α₂ = d e, portanto, neste caso, A = qEd.

Além disso, assumimos que a carga qmovimentos de A para B por uma curva arbitrária. Para calcular o trabalho realizado sobre este caminho curvo, é necessária para delaminar o campo entre as placas A e B um número de planos paralelos, que são tão perto um do outro que as secções individuais do caminho s entre os planos pode ser considerada linear.

Neste caso, o trabalho do campo elétrico,produzido em cada um desses segmentos de caminho, será igual A₁ = qEd₁, onde d₁ é a distância entre dois planos contíguos. E o trabalho total ao longo de todo o caminho d será igual ao produto qE e a soma das distâncias d₁ igual a d. Assim, e como resultado do caminho curvilíneo, o trabalho perfeito será igual a A = qEd.

Os exemplos examinados por nós mostram queo trabalho do campo elétrico em mover a carga de qualquer ponto para outro não depende da forma do caminho do movimento, mas depende unicamente da posição desses pontos no campo.

Além disso, sabemos que o trabalho querealizado por gravidade, quando o corpo se move sobre um plano inclinado tendo um comprimento L, é igual ao trabalho que faz com que o corpo de uma queda de uma altura h, e a altura do plano inclinado. Assim, o trabalho da força da gravidade ou, em particular, o trabalho de mover o corpo quando em um campo gravitacional, também, não depende da forma do caminho e depende apenas da diferença de alturas dos primeiros e últimos pontos do caminho.

Assim, pode ser provado que uma propriedade tão importante pode possuir não apenas um campo homogêneo, mas também todo elétrico. Uma propriedade similar é possuída pela gravidade.

O trabalho do campo eletrostático no deslocamento de uma carga pontual de um ponto a outro é determinado por uma integral linear:

A₁₂ = ∫ L₁₂q (Edl),

onde L₁₂ é a trajetória do movimento de carga, dl -deslocamento infinitamente pequeno ao longo da trajetória. Se o contorno estiver fechado, o símbolo для é usado para a integral; Neste caso, assume-se que a direção do bypass do circuito é selecionada.

O trabalho das forças eletrostáticas não depende da formacaminho, mas apenas a partir das coordenadas do primeiro e último ponto de deslocamento. Consequentemente, os pontos fortes do campo são conservadores e o campo em si é potencialmente. Vale a pena notar que o trabalho de qualquer força conservadora ao longo de um caminho fechado será zero.