Biblioteca Electronică »Mecanică» Energia unui conductor solitar încărcat, a unui sistem de conductori, a unui condensator. Energia câmpului electrostatic.
Energia unui conductor solitar încărcat. Să existe un fir solitar, încărcătura, capacitatea și potențialul acestuia fiind egale cu Q, C, j. Măriți încărcarea acestui conductor prin dQ. Pentru aceasta, este necesar să transferăm taxa dQ de la infinit la un conductor solitar, extinzând o sarcină egală cu aceasta
Pentru a încărca corpul de la potențialul zero la j, este necesar să finalizeze lucrarea
Energia unui conductor încărcat este egală cu munca care trebuie efectuată pentru încărcarea acestui conductor:
Formula (95.3) poate fi de asemenea obținută din faptul că potențialul conductorului în toate punctele sale este același, deoarece suprafața conductorului este echipotențială. Permiterea potențialului conductorului egal cu j, găsim din (95.1)
unde
3. Energia unui condensator încărcat. Ca orice conductor încărcat, condensatorul are o energie care, în conformitate cu formula (95.3), este egală cu
unde Q este sarcina condensatorului, C este capacitatea lui, Dj este diferența de potențial dintre plăcile condensatoarelor.
Folosind expresia (95.4), se poate găsi forța mecanică (ponderomotivă) cu care plăcile condensatoarelor se atrag unul pe celălalt. Pentru a face acest lucru, presupunem că distanța x între plăci variază, de exemplu, cu suma dx. Apoi, forța de acțiune finalizează lucrarea dA = F dx datorită scăderii energiei potențiale a sistemului F dx = -dW, de unde
Înlocuind expresia (94.3) în (95.4), obținem
Efectuând diferențierea pentru o valoare energetică specifică (vezi (95.5) și (95.6)), găsim forța necesară:
unde semnul minus indică faptul că forța F este forța de atracție.
4. Energia câmpului electrostatic. Transform formula (95,4), care exprimă energia printr-un plan taxe condensator și potențiale ia shis-expresie pentru capacitatea unui condensator plat (C = e0eS / d) și diferența de potențial dintre plăcile sale (Dj = Ed. Apoi
unde V = Sd este volumul condensatorului. Formula (95.7) arată că energia condensatorului este exprimată în termeni de valoare care caracterizează câmpul electrostatic, tensiunea E.
Densitatea energetică în vrac a câmpului electrostatic (energie pe unitate de volum)
Expresia (95.8) este valabilă numai pentru un dielectric izotrop, pentru care este satisfăcut (88.2): P = 0E.
Formulele (95.4) și (95.7) se referă la energia condensatorului la sarcina pe plăcile sale și la intensitatea câmpului. Se ridică, în mod firesc, problema localizării energiei electrostatice și a încărcăturilor sale sau a câmpului? Răspunsul la această întrebare poate fi dat doar de experiență. Electrostatica studiază câmpurile constante de timp ale sarcinilor staționare, adică câmpurile și încărcăturile care le determină sunt inseparabile una de cealaltă. Prin urmare, electrostaticele nu pot răspunde la întrebările puse. Dezvoltarea în continuare a teoriei și experimentul a arătat că câmpurile electrice și magnetice variabile în timp pot exista în mod izolat, au entuziasmat indiferent de sarcina lor, și distribuite în spațiu sub forma undelor electromagnetice capabile să transfere energie. Aceasta confirmă în mod convingător poziția de bază a teoriei pe termen scurt că energia este localizată în câmp și că purtătorul de câmp este purtătorul de energie.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: