Як знайти енергію?

Як знайти енергію?

Енергія зарядженого провідника. Поверхня провідника є еквіпотенційної. Тому потенціали тих точок, в яких знаходяться точкові заряди dq, однакові і рівні потенціалу провідника. Заряд q, що знаходиться на провіднику, можна розглядати як систему точкових зарядів d q. Тоді енергія зарядженого провідника Взявши до уваги визначення ємності, можна записати

Будь-яке з цих виразів визначає енергію зарядженого провідника. Енергія зарядженого конденсатора. Нехай потенціал обкладки конденсатора, на якій знаходиться заряд + q, дорівнює, а потенціал обкладки, на якій знаходиться заряд — q, дорівнює.

Енергія такої системи. Енергія електричного поля. Енергію зарядженого конденсатора можна виразити через величини, що характеризують електричне поле в зазорі між обкладинками. Зробимо це на прикладі плоского конденсатора.

Підстановка виразу для ємності в формулу для енергії конденсатора дає Приватне U / d дорівнює напруженості поля в зазорі; твір PSP d являє собою обсяг V, займаний полем. Отже, Якщо поле однорідне (що має місце в плоскому конденсаторі при відстані d багато меншому, ніж лінійні розміри обкладок), то укладена в ньому енергія розподіляється в просторі з постійною щільністю w. Тоді об’ємна щільність енергії У изотропном діелектрику напрями векторів D і E, отримаємо

Перший доданок в цьому виразі збігається з щільністю енергії поля у вакуумі. Другий доданок являє собою енергію, що витрачається на поляризацію діелектрика. Покажемо це на прикладі неполярного діелектрика.

Поляризація неполярного діелектрика полягає в тому, що заряди, що входять до складу молекул, зміщуються зі своїх положень під дією електричного поля Е. У розрахунку на одиницю об’єму діелектрика робота, витрачається на зміщення зарядів q на величину dr, становить Вираз в дужках є дипольний момент одиниці об’єму або поляризованность діелектрика Р. Отже,. Вектор пов’язаний з вектором E. Підставивши цей вираз у формулу для роботи, отримаємо Провівши інтегрування, визначимо роботу, затрачену на поляризацію одиниці об’єму діелектрика. Знаючи щільність енергії поля в кожній точці, можна знайти енергію поля, укладеного в будь-якому обсязі

V. Для цього потрібно обчислити інтеграл: Питання 1) Напишіть співвідношення, що виражають енергію зарядженого конденсатора. Опишіть ситуації, в яких використання будь-якого з співвідношень переважно 2) Напишіть співвідношення (їх 3), виражають об’ємну щільність енергії електричного поля.

Виразіть ці ж співвідношення через щільність вільних і зв’язаних зарядів.

Як знайти енергію?

Сподобалася стаття? Поділися нею з друзями!




Комментарии закрыты