December 03 2016 15:42:37
School Nogma
Навигация
 
Авторизация
Логин

Пароль



Вы не зарегистрированы?
Нажмите здесь для регистрации .

Забыли пароль?
Запросите новый здесь.
 
ЭНЕРГИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ

Любое заряженное тело обладает энергией, потому что для со-общения заряда этому телу необходимо совершить определенную работу по переносу за-ряда. Вычислим, например, работу по зарядке конденсатора, то есть работу, которую не-обходимо совершить для сообщения одной из его обкладок заряда +q, а другой  -q. Такую зарядку можно выполнить следующим образом. Будем переносить малые порции заряда dq с одной пластины на другую. При переносе первой порции заряда работа не со-вершается, так как электрическое поле в конденсаторе еще отсутствует. Однако оно появ-ляется после перенесения этой порции, и перенос последующих порций требует соверше-ния все большей работы, как так разность потенциалов  j1 - j2   между пластинами с накоплением заряда возрастает. Работа dA переноса очередной порции равна

dA = dq(j1 - j2)(1.55)

Эта работа идет на приращение dW энергии конденсатора. Та-ким образом,

dW = dA = dq(q/C)(1.56)

В (1.56) разность потенциалов выражена через текущий заряд q и емкость С конденсатора на основании формулы (1.48). Для нахождения полной энер-гии W конденсатора с зарядом q0  и разностью потенциалов между об-кладками j1 - j2 = U, проинтегрируем (1.56) по dq.

img051(1.57)

Итак, энергия заряженного конденсатора

W = CU2/2(1.58)

Разность потенциалов U между обкладками называют напряжением. Энергию конденсатора можно связать не только с напряже-нием, но и с напряженностью электрического поля между обкладками. Рассмотрим случай плоского конденсатора. Если подставить в формулу (1.58) значения С и U из (1.51),  (1.52), то получим

img052   (1.59)                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            

Из (1.42) вытекает, что входящее в формулу (1.59) отношение U/d равно напряженности поля Е между обкладками. Произведение Sd представляет собой объем V, заключенный между обкладками, то есть объем, занимаемый электрическим полем. Таким образом,

img053(1.60)

Где сосредоточена энергия заряженного конденсатора, на его обкладках в виде зарядов или в электрическом поле, заключенном между ними? Опыты, с которыми мы познакомимся позднее, показывают, что переменные электрические поля, которые могут существовать независимо от зарядов, обладают энергией и способны пере-носить ее. Например, жизнь на Земле существует благодаря энергии электромагнитных волн, излучаемых Солнцем. Так что мы имеем полные основания полагать, что электрическое поле между обкладками конденсатора и является аккумулятором его энергии.  Поскольку поле в плоском конденсаторе однородно, эта энергия равномерно распределена по всему объему V, заключенному между обкладками. Нетрудно подсчитать энергию поля w, заключенную в каждой единице объема ( w=W/V). Эту величину называют плотностью энергии поля. На основании (1.60) плотность энергии поля в конденсаторе равна

img054(1.61)

Формула (1.61) сохраняет силу и для случая неоднородного электрического поля.

Комментарии
Нет комментариев.
Добавить комментарий
Пожалуйста, залогиньтесь для добавления комментария.
Рейтинги
Рейтинг доступен только для пользователей.

Пожалуйста, авторизуйтесьили зарегистрируйтесь для голосования.

Нет данных для оценки.

Время загрузки: 0.05 секунд 4,191,197 уникальных посетителей