Energien av det elektriske felt

Snakker om hva energien av det elektriske feltet, er det nødvendig å påpeke at det er viktige parametere. Til tross for at begrepet "energi" i seg selv er ganske kjent, og ved første øyekast, åpenbare, i dette tilfellet, må du ha en god forståelse av hva som står på spill. For eksempel, slik det er kjent, energien av det elektriske feltet kan bli målt ved en hvilken som helst vilkårlig sitt nivå, som vanligvis tatt som origo (dvs. null). Selv om dette gir en viss fleksibilitet i fremstillingen av beregningene, kan en feil føre til en helt annen beregningskraft. Foreløpig vil vi avklare senere, ved hjelp av formelen.

Energien av det elektriske felt er direkte relatert til interaksjonen av to eller flere punkt kostnader. Vurdere saken på to ladninger - Q1 og Q2. Den potensielle energi i det elektriske felt (i dette tilfellet - elektrostatikk) er definert som:

W = (1/4 * Pi * E0) / (Q1 * q2 / r)

hvor E0 - spenning, r - avstand mellom ladninger, Pi - 3.141.

Siden det første feltet virker på den andre (og vice versa), så kan disse feltene definere potensialene. Den første charge har en virkning på den annen;

W = 0,5 * (q1 * FI1 + q2 * Fi2).

I denne formel er (betegnet med 1), er det to nye verdier - FI1 og Fi2. Vi beregne dem.

FI1 = (1/4 * Pi * E0) / (q2 / r).

Følgelig:

Fi2 = (1/4 * Pi * E0) / (Q1 / r).

Nå er det første viktige punktet er formelen "1" inneholder to ledd (q * F ^), faktisk representerer vekselvirkningsenergi og satsingsfaktor på 0,5. Men energien av det elektriske feltet - det er ikke en del av noen kostnad, og derfor å ta hensyn til denne funksjonen, er det nødvendig å innføre en korreksjon, "0.5".

Som allerede nevnt, samspillet har på hverandre flere avgifter (ikke nødvendigvis bare to). I dette tilfellet er energitettheten til det elektriske feltet over. Dens verdi kan finnes ved å summere oppnådd for hvert par av data.

Nå tilbake til spørsmålet om valg av referansen nevnt i begynnelsen av denne artikkelen. Således, fra formlene, følger det at hvis beregningen blir utført med hensyn til vilkårlige punkter, avstanden fra de ladninger som har en tendens til uendelig, er resultatet av verdien av arbeid, noe som har gjort det felt, forskjellige ladninger fra hverandre i en uendelig avstand. Men hvis det er nødvendig å vite verdien av feltarbeidet brukt i en forholdsvis liten bevegelse av ladningene seg selv, kan referansepunktet velges er, siden den resulterende verdiberegning er uavhengig av valget av referansepunktet.

Her er et eksempel, ettersom den kan brukes i praktiske beregninger. For eksempel, det er tre av ladningen, den romlige konfigurasjon som er en trekant. Avstand (r) mellom Q1, Q2 og Q3 er like.

Vi beregner potensialet:

Fi = 2 * (q / 4 * Pi * E0 * r).

Vi kan nå bestemme samspillet energi lader seg selv:

W0 = 3 * ((q * q) / 4 * 3.141 * E0 * r).

Dette er arbeids som vil bli gjort når det beveger seg til en uendelig avstand.

Dersom forskyvningen av alle tre er avledet fra det felles sentrum av samme mengde, trekanten som dannes med sider r1 (mot den foregående r).

Bestem energi:

W = 3 * ((q * q) / 4 * Pi * E0 * r1).

I dette tilfellet kan vi snakke om å redusere det totale energiverdien av hele systemet av tre ladninger. Det bør bemerkes at hvis verdien av r1 (r) har en tendens til uendelig, den første energien, og arbeidet produsert er like.

Komplisere oppgaven, og fjerne fra systemet en tilfeldig kostnad. Resultatet er en klassisk tilfelle av to ladninger som ligger på en avstand r.

Energien til et slikt system er lik:

W = (q * q) / (4 * Pi * E0 * r).

En boks vil gjøre arbeidet på bevegelsen selv, som er numerisk lik:

A = 2 * ((q * q) / 4 * Pi * E0 * r).

Så alt enkelt: å fjerne en ytterligere kostnad vil resultere i at den totale energien er lik null (ingen klaring). I dette tilfellet, arbeidet og innen numerisk utjevnet. Med andre ord, er den opprinnelige energien helt konvertert til arbeid.

Beregninger knyttet til bestemmelse av energien for det elektriske felt vanligvis brukes for valg av kondensatorer. Etter hver slik enhet består av to plater atskilt av en avstand r, ved hver av hvilke ladningen er konsentrert.