На заряд, находящийся в электростатическом поле, действует сила со стороны этого поля. При перемещении заряда эта сила может совершать работу, которую называют часто работой поля.
Итак, система «заряд + поле» обладает способностью совершать работу.
Из курса механики вы уже знаете, что система, способная совершать работу, может обладать потенциальной энергией.
Изменение потенциальной энергии связано с совершенной системой работой соотношением (знак «минус» означает, что если система совершает положительную работу, то ее потенциальная энергия уменьшается).
Расчеты и опыт показывают, что работа поля при перемещении заряда из одной точки в другую в электростатическом поле зависит только от положения этих точек и не зависит от траектории движения заряда.
Например, работа при перемещении заряда из точки 1 в точку 2 не зависит от того, по какой траектории перемещают заряд (см. рис. 5.1). В таком случае можно ввести понятие потенциальной энергии заряда в электрическом поле.
Рис. 5.1. Две различные траектории ( и ) перемещения заряда из точки 1 в точку 2. При перемещении по любой из траекторий работа одинакова. |
Если бы работа поля по перемещению заряда зависела от траектории движения заряда, невозможно было бы однозначно определить изменение потенциальной энергии заряда при перемещении его из одной точки в другую. Следовательно, в таком случае нельзя было бы ввести понятие потенциальной энергии заряда в поле.