Работа сил, действующих на пробный заряд со стороны электростатического поля при его перемещении по замкнутому контуру, равна нулю. Это утверждение является следствием консервативной природы электростатического поля.
Электростатическое поле создается неподвижными электрическими зарядами и обладает несколькими важными свойствами. Одним из ключевых свойств является его потенциальность, что означает, что работа, совершаемая электростатическими силами при перемещении заряда, зависит только от начального и конечного положения заряда, но не от траектории между этими точками. Это приводит к тому, что если заряд перемещается по замкнутому контуру, то начальное и конечное положения совпадают. Следовательно, работа по перемещению заряда по замкнутому контуру будет равна нулю.
Математически это выражается с помощью циркуляции вектора электрического поля (\vec{E}) по замкнутому контуру (C):
[
\oint_C \vec{E} \cdot d\vec{l} = 0,
]
где (d\vec{l}) — элементарный вектор перемещения вдоль контура. Это уравнение подчеркивает, что интеграл вдоль замкнутого контура от электростатического поля равен нулю, что и соответствует нулевой работе.
Это свойство электростатического поля также связано с законом сохранения энергии. В консервативных полях, к которым относится электростатическое поле, полная механическая энергия системы остается постоянной, если отсутствуют другие не консервативные силы, такие как трение.
Таким образом, нулевая работа при перемещении заряда по замкнутому контуру является фундаментальной характеристикой электростатического поля и отражает его консервативную природу.