Práce v elektrostatickém poli, elektrické napětí

Dvě rovnoběžné kovové opačně nabité desky vytváří mezi sebou homogenní elektrostatické pole. Vložíme-li do tohoto pole malou vodivou kuličku upevněnou na nevodivém vlákně, pak po vychýlení, při němž se kulička dotkne jedné z desek, začne kulička kmitat mezi deskami. Při každém nárazu změní znaménko svého náboje, a proto se změní i směr elektrostatické síly, která koná práci nutnou k urychlení kuličky a k překonání odporu vzduchu.

Obr. 4

Práci, kterou vykoná elektrostatická síla při přemístění bodového náboje q nejjednodušeji vypočítáme při přímočarém posunutí tohoto náboje v homogenním elektrostatickém poli. Můžeme tedy psát: , kde d je dráha, po níž síla na kuličku působila, a je úhel měřený v záporném smyslu od směru posunutí k vektorové přímce, na níž leží síla (viz obr. 4).

Nebo-li je úhel, který svírá vektor elektrostatické síly se směrem pohybu kuličky (stejně jako u výpočtu mechanické práce).

1. - elektrostatická síla práci koná

2. - elektrostatická síla práci spotřebovává (práci tedy koná vnější síla)

Práce, kterou vykoná elektrostatická síla při přemístění bodového náboje z bodu A do bodu B v elektrostatickém poli, nezávisí na tvaru trajektorie a je přímo úměrná přenášenému náboji q: . Konstantou úměrnosti je elektrické napětí mezi body A, B: ; (volt).

Elektrické napětí nezávisí na tvaru trajektorie ani na velikosti přenášeného náboje, je určeno pouze polohou obou bodů. V homogenním poli dostáváme: , odkud dostáváme také jednotku elektrické intenzity: .

Důležité je si uvědomit, že napětí se měří, vzniká, … vždy mezi dvěma body! Není možné ukázat na vodič a říct „Tam je napětí 20 voltů!“ Je důležité ukázat, mezi kterými dvěma body je uvedené napětí. Jinak je výrok nesmyslný a není možné určit, zda je to pravda nebo ne.