Predmety


Енергія електростатичного поля. Густина енергії

ФІЗИКА

Частина 3 ЕЛЕКТРИКА І МАГНЕТИЗМ

Розділ 8 ЕЛЕКТРИКА

8.8. Енергія електростатичного поля. Густина енергії

Припустімо, що окремі електричні заряди і заряджені тіла перебувають в однорідному ізотропному середовищі, якому не притаманні сегнетоелектричні властивості. Щоб зарядити будь-який провідник, треба виконати певну роботу проти кулонівських сил відштовхування між однойменними електричними зарядами. Ця робота витрачається на збільшення електричної енергії зарядженого провідника.

Нехай ми маємо провідник, електроємність, заряд і потенціал якого відповідно С, q, φ. Робота, що виконується проти сил електростатичного поля при перенесенні заряду dq із нескінченності на провідник.

 Енергія електростатичного поля. Густина енергії

Щоб зарядити тіло до потенціалу φ, потрібно виконати роботу

 Енергія електростатичного поля. Густина енергії

Енергію зарядженого провідника WЕ визначають за формулою

 Енергія електростатичного поля. Густина енергії

Вираз  Енергія електростатичного поля. Густина енергії називають власною енергією зарядженого тіла. Проте електростатичне поле пов’язане із зарядом провідника. Тому формула (8.38) виражає енергію електростатичного поля. Очевидно, що енергію зарядженого конденсатора також визначають за формулою (8.38), де φ – різниця потенціалів між його обкладками.

Визначимо енергію електричного поля плоского конденсатора спочатку для випадку ε = 1, якщо відомі напруженість його поля Е, відстань між пластинами конденсатора d, їх площа s:

 Енергія електростатичного поля. Густина енергії

Де V – об’єм простору між пластинами конденсатора. Тоді в загальному випадку, коли ε ≠ 1, енергію електростатичного поля конденсатора визначають за формулою

 Енергія електростатичного поля. Густина енергії

Звідси неважко визначити об’ємну густину енергії однорідного електростатичного поля

 Енергія електростатичного поля. Густина енергії

У разі неоднорідного електричного поля об’ємну густину енергії в будь-якій точці поля визначають так:

 Енергія електростатичного поля. Густина енергії

Де ΔWЕ – енергія поля в об’ємі ΔV.


1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (No Ratings Yet)
Loading...
Енергія електростатичного поля. Густина енергії - Довідник с фізики