1. Energia unui sistem de taxe fixe. Forțele electrostatice ale interacțiunii sunt conservatoare (vezi § 83); prin urmare, sistemul de taxe are potențialul de energie. Să găsim energia potențială a unui sistem de două rate fixe Q1 și Q2. situate la o distanță r una de cealaltă. Fiecare dintre aceste sarcini în domeniul celuilalt are o potențială energie (a se vedea (84.2) și (84.5)):
unde # 966; 12 și Respectiv, potențialele create de încărcarea Q2 în punctul de amplasare al încărcăturii Q1 și în sarcina Q1 în punctul de amplasare al încărcăturii Q2. Conform (84.5),
Adăugarea la sistem a două încărcări consecutive a taxelor Q3. Q4, ..., se poate observa că în cazul tarifelor fixe energia de interacțiune a sistemului de taxe punctuale este
unde # 966; - potențialul creat în punctul unde se află încărcarea Qi. toate taxele, cu excepția 1
2. Energia unui conductor solitar încărcat. Să fie un conductor solitar, sarcina, capacitatea și potențialul care sunt, respectiv, egale cu Q, C, # 966 ;. Măriți încărcarea acestui conductor prin dQ. Pentru a face acest lucru, este necesar să transferați taxa dQ de la infinit la un conductor solitar, extinzând o sarcină egală cu aceasta
Pentru a încărca corpul de la potențialul zero la # 966; trebuie să faci treaba
Energia unui conductor încărcat este egală cu munca care trebuie efectuată pentru încărcarea acestui conductor:
Formula (95.3) poate fi de asemenea învățată din faptul că potențialul conductorului în toate punctele sale este același, deoarece suprafața conductorului este echipotențială. Presupunând potențialul dirijorului de a fi egal cu Din (95.1) găsim
în cazul în care taxa de dirijor.
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 acestuia, # 966; - diferența de potențial între plăcile de condensatoare.
Folosind expresia (95.4), se poate găsi grăsimea mecanică (ponderomotivă) cu care plăcile condensatorului se atrag reciproc. Pentru a face acest lucru, presupunem că distanța x între plăci variază, de exemplu, cu suma dx. Apoi forța de acțiune acționează datorită reducerii energiei potențiale a sistemului
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. Transformăm formula (95.4), exprimând energia unui condensator plat prin intermediul unor sarcini și potențiale, folosind expresia pentru capacitatea unui condensator plat și diferența dintre potențialele dintre plăcile sale.
unde 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 satisfăcută (88.2):
Ecuațiile (95.4) și (95.7), respectiv asociat cu energia de încărcare a plăcilor condensatorului în puterea câmpului. Se ridică în mod firesc problema localizării energiei electrostatice și care este sarcina sau câmpul de transport? 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 afară, auton-pendent de tarifele lor au excitat și propagate în spațiu sub forma undelor electro-magnetice, capabile să transfere energie. Aceasta susține ferm poziția teoriei rază scurtă de baze-ing care energia este localizată în domeniul energiei și că purtătorul este un câmp.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: