headline
Error processing SSI file




פוטנציאל חשמלי ומתח חשמלי


מתח חשמלי בתוך שדה חשמלי אחיד


בפרק הקודם למדנו שבתוך השדה החשמלי קיימים משטחים שווי פוטנציאל חשמלי. המשמעות הפיזיקאלית של משטח שווה פוטנציאל היא שלא נדרש להשקיע שום עבודה בהעברה של מטען חשמלי כלשהו מנקודה אחת במשטח לנקודה אחרת בה. זאת מכיוון שבכל הנקודות במשטח שווה פוטנציאל נדרש מהשדה להשקיע את אותה עבודה כדי להרחיק את המטען עד לאינסוף, לכן הפרש העבודה שנדרש מהשדה החשמלי להשקיע כדי להעביר את המטען בין כל שתי נקודות בתוך המשטח הוא אפס.

הקשר שבין השדה החשמלי לפוטנציאל החשמלי


מטען חשמלי יכול לנוע בחופשיות, ללא מאמץ – ללא השקעת עבודה, בתוך המשטח שווה הפוטנציאל שבו הוא נמצא.

אם נציב את העובדה שהעבודה הנעשית במשטח שווה פוטנציאל היא אפס נקבל שבמשטח שווה פוטנציאל מתקיים,

W = ∫ Fe(x) dx = 0

הביטוי Fe (x) הינו רכיב הכוח Fe שבכיוון x.

מכיוון שהמרחק dx בין שתי הנקודות אינו אפס מתקבל שרכיב הכוח בכיוון x, בכיוון התנועה בתוך המשטח שווה הפוטנציאל, הוא אפס. מכאן שהכוח החשמלי הווקטורי פועל בניצב לכיוון התנועה, וכך אין לו רכיב בכיוון התנועה.

נזכיר שכיוון השדה החשמלי הוא ככיוון הכוח החשמלי היוצר אותו.

מכאן המסקנה: השדה החשמלי ניצב למשטח שווה הפוטנציאל בכל נקודה ונקודה שלו.

שדה חשמלי ניצב למשטח שווה פוטנציאל


ראינו כבר כיצד נראים משטחים שווי פוטנציאל סביב מטען חשמלי נקודתי וסביב מטען חשמלי כדורי והם אכן ניצבים לשדה החשמלי,

בעזרת העובדה שמשטחים שווי פוטנציאל ניצבים לשדה החשמלי בכל נקודה ונקודה בהם נוכל לשרטט את המשטחים שווי הפוטנציאל שסביב לדיפול חשמלי,

משטחים שווי פוטנציאל סביב דיפול חשמלי


נשים לב שבאזורים בהם עוצמת השדה החשמלי גדולה יותר (והכוח החשמלי הפועל בהם הוא חזק יותר) נקבל צפיפות גדולה יותר של המשטחים שווי הפוטנציאל.

[לפרק הקודם | לפרק הבא]

[ עמוד ראשי - חשמל | הפוטנציאל החשמלי והמתח החשמלי : אנרגיה פוטנציאלית חשמלית | פוטנציאל חשמלי | מתח חשמלי | משטחים שווי פוטנציאל | הקשר בין שדה חשמלי לפוטנציאל חשמלי | מתח חשמלי בתוך שדה חשמלי אחיד | הפוטנציאל החשמלי שיוצרים גופים שונים | סיכום ]