Wróć do informacji o e-podręczniku Wydrukuj Pobierz materiał do EPUB Pobierz materiał do MOBI Zaloguj się, aby dodać do ulubionych Zaloguj się, aby skopiować i edytować materiał Zaloguj się, aby udostępnić materiał Zaloguj się, aby dodać całą stronę do teczki

Warto przeczytać

W fizyce, pojęcie polapolepola oznacza przypisanie każdemu punktowi przestrzeni określonej wielkości fizycznej, która może być na przykład wektorem natężenia pola, temperaturą, naprężeniem w ciałach itp. Na przykład, natężenie pola grawitacyjnego w określonym punkcie jest liczbowo równe sile grawitacji działającej na punktową masę jednostkową umieszczoną w tym punkcie. Wobec tego, zamiast mówić, że ciało o masie M oddziałuje z ciałem masie m można stwierdzić, że ciało o masie M wytwarza pole grawitacyjne, w którym na inne ciało działa siła grawitacji.

W tabeli poniżej podano zestawienie wielkości fizycznych używanych do opisu pól grawitacyjnego i elektrostatycznego oraz ciał w nich umieszczonych. Być może, wiele podanych w niej informacji będzie dla Ciebie oczywistych. Zachęcamy więc do samodzielnego formułowania treści jednej komórki na podstawie zapisu w drugiej komórce tego samego wiersza. Zestawienie ma na celu podsumowanie wiadomości oraz uświadomienie sobie i wykorzystanie analogii pomiędzy tymi dwoma polami.

Nr

Pole grawitacyjne

Pole elektrostatyczne

1.

Źródłem pola grawitacyjnego jest ciało obdarzone masą.

Źródłem pola elektrostatycznego jest ciało obdarzone ładunkiem.

2.

Natężenie pola grawitacyjnego jest liczbowo równe sile grawitacyjnej działającej na jednostkową masę:

γ=Fm

Natężenie charakteryzuje pole grawitacyjne.

Natężenie pola elektrostatycznego jest liczbowo równe sile elektrostatycznej działającej na jednostkowy dodatni ładunek elektryczny:

E=Fq

Natężenie charakteryzuje pole elektrostatyczne.

3.

Dla pól grawitacyjnych obowiązuje zasada superpozycji, według której natężenie pola pochodzącego od wielu źródeł jest wektorową sumą natężeń pochodzących od każdego z nich.

Dla pól elektrostatycznych obowiązuje zasada superpozycji, według której natężenie pola pochodzącego od wielu źródeł jest wektorową sumą natężeń pochodzących od każdego z nich.

4.

Pole grawitacyjne jest nieskończone.

Pole elektrostatyczne jest nieskończone.

5.

Wartość siły działającej na ciało o masie m w polu wytworzonym przez ciało o masie M, zgodnie z prawem powszechnego ciążenia wynosi:

F=GMmr2

gdzie G jest stałą grawitacji, a r odległością masy m od źródła.

Pojęcie „siła” dotyczy ciała obdarzonego masą, umieszczonego w polu, a nie samego pola.

Wartość siły działającej na ładunek q w polu wytworzonym przez punktowy ładunek o wartości Q, zgodnie z prawem Coulomba wynosi:

F=kQqr2

gdzie k jest stałą elektrostatyczną, a r odległością ładunku q od źródła.

Pojęcie „siła” dotyczy ładunku umieszczonego w polu, a nie samego pola.

6.

EnergiaenergiaEnergia, to wielkość skalarna, charakteryzująca stan układu fizycznego, jako zdolność do wykonania pracy.

EnergiaenergiaEnergia, to wielkość skalarna, charakteryzująca stan układu fizycznego, jako zdolność do wykonania pracy.

7.

Energia potencjalna ciała o masie m w punkcie A pola grawitacyjnego jest wielkością określającą, jaką pracę trzeba wykonać, by przemieścić to ciało z punktu odniesienia (0) do punktu A.

Mowa tu o pracy siły zewnętrznej, czyli pracy przeciwko siłom pola grawitacyjnego.

Epot(A)Epot(0)=W0,A

Energia potencjalna ciała o ładunku q w punkcie A pola elektrostatycznego jest wielkością określającą, jaką pracę trzeba wykonać, by przemieścić to ciało z punktu odniesienia (0) do punktu A.

Mowa tu o pracy siły zewnętrznej, czyli pracy przeciwko siłom pola elektrostatycznego.

Epot(A)Epot(0)=W0,A

8.

Energię potencjalną grawitacji ciała można określić jedynie wtedy, gdy wybierze się punkt odniesienia (punkt, w którym energia potencjalna tego ciała wynosi zero).

Energię potencjalną elektrostatyczną ładunku można określić jedynie wtedy, gdy wybierze się punkt odniesienia (punkt, w którym energia potencjalna tego ciała wynosi zero).

9.

W szczególnym przypadku pola wytworzonego przez masę punktową, jeśli uznamy, że punkt odniesienia leży w nieskończoności i energia potencjalna wynosi tam zero otrzymamy, że energia potencjalna grawitacji ciał jest ujemna.

W szczególnym przypadku pola wytworzonego przez dodatni ładunek punktowy, jeśli uznamy, że punkt odniesienia leży w nieskończoności i energia potencjalna wynosi tam zero otrzymamy, że energia potencjalna elektrostatyczna ładunków dodatnich jest w tym polu dodatnia.

10.

Jeżeli przemieszczamy ciało o masie m z punktu A do tego samego punktu A, dowolną drogą, wykonana praca będzie równa zero dżuli. To własność każdego pola zachowawczegopole zachowawczepola zachowawczego, wynikająca ze wzoru w wierszu nr 7.

Jeżeli przemieszczamy ładunek z punktu A do tego samego punktu A, dowolną drogą, wykonana praca będzie równa zero dżuli. To własność każdego pola zachowawczegopole zachowawczepola zachowawczego, wynikająca ze wzoru w wierszu nr 7.

11.

W szczególnym przypadku, praca sił grawitacyjnych przy pełnym okrążenia planety wokół gwiazdy jest zawsze równa zero.

W szczególnym przypadku, praca sił elektrostatycznych przy pełnym okrążeniu elektronu wokół jądra atomowego jest zawsze równa zero.

12.

Praca wykonana przy przeniesieniu w polu grawitacyjnym ciała z punktu A do punktu B zależy wyłącznie od położenia tych punktów, a nie od przebytej drogi.

Praca wykonana przy przeniesieniu w polu elektrostatycznym ciała z punktu A do punktu B zależy wyłącznie od położenia tych punktów, a nie od przebytej drogi.

13.

Energia potencjalna jest wielkością charakteryzującą ciało umieszczone w polu grawitacyjnym (a nie samo pole).

Energia potencjalna jest wielkością charakteryzującą ładunek umieszczony w polu elektrostatycznym (a nie samo pole).

14.

Potencjał grawitacyjny w punkcie przestrzeni jest wielkością charakteryzującą pole grawitacyjne w tym punkcie.

Potencjał elektrostatyczny w punkcie przestrzeni jest wielkością charakteryzującą pole elektrostatyczne w tym punkcie.

15.

Potencjał grawitacyjny w punkcie przestrzeni jest liczbowo równy energii potencjalnej masy jednostkowej w tym punkcie.

φ(A)=Epot(A)m

Potencjał jest wielkością skalarną.

Potencjał elektrostatyczny w punkcie przestrzeni jest liczbowo równy energii potencjalnej ładunku jednostkowego w tym punkcie.

φ(A)=Epot(A)q

Potencjał jest wielkością skalarną.

16.

Potencjał grawitacyjny pola w punkcie przestrzeni można określić jedynie wtedy, gdy wybierze się punkt odniesienia (punkt, w którym potencjał tego pola wynosi zero).

Potencjał elektrostatyczny pola w punkcie przestrzeni można określić jedynie wtedy, gdy wybierze się punkt odniesienia (punkt, w którym potencjał tego pola wynosi zero).

17.

Różnicę potencjałów grawitacyjnych można zawsze określić jednoznacznie, ponieważ jest związana z wykonywaną pracą, zgodnie ze wzorami w wierszach 7 i 15:

φ(B)φ(A)=WA,Bm

Różnicę potencjałów elektrostatycznych (czyli napięcie elektryczne) można zawsze określić jednoznacznie, ponieważ jest związana z wykonywaną pracą, zgodnie ze wzorami w wierszach 7 i 15:

φ(B)φ(A)=WA,Bq

Słowniczek

energia
energia

(ang. energy) wielkość skalarna, charakteryzująca stan układu fizycznego, jako zdolność do wykonania pracy.

pole
pole

(ang. field) w fizyce: przypisanie każdemu punktowi przestrzeni określonej wielkości fizycznej (np. wektora natężenia, temperatury, naprężenia w ciałach).

pole zachowawcze
pole zachowawcze

(ang. conservative field) pole sił, w którym energia całkowita jest zachowana, czyli praca wykonana przy przeniesieniu oddziaływującego ciała z punktu A do punktu B zależy wyłącznie od położenia tych punktów, a nie przebytej drogi. Inaczej mówiąc, praca wykonana przy przeniesieniu ciała po drodze zamkniętej jest zawsze równa zero dżuli.