Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






  • Энергия электрического поля. Плотность энергии






    Напряженность поля плоского конденсатора связана с разностью потенциалов между обкладками U и расстоянием между ними d соотношением E=U/d. Поэтому, с учетом фор­мул (3. 8) и (4. 2), его энергию можно записать так

     

    , (4.5)

     

    где V=Sd - объем пространства между обкладками конденса­тора.

    Из сравнения формул (4. 2) и (4. 5) следует, что энергия конденсатора определяется либо зарядом на его обкладках, либо напряженностью электрического поля в конденсаторе. В рамках электростатики вопрос о том, что является носителем энергии - заряды или поле, остается открытым, поскольку постоянные во времени поля не могут существовать без зарядов.

    Переменные во времени поля могут существовать не­зависимо от зарядов, распространяясь в пространстве в виде электромагнитных волн, которые переносят энергию.

    Поэтому носителем энергии является поле, посредством которого осуществляется взаимодействие между зарядами. Распреде­ление энергии поля в пространстве характеризуется плотностью энергии:

    , (4. 6)

    где dW - энергия поля в элементарном объеме dV. Для однородного электрического поля, как в плоском конденсаторе, имеем

    . (4.7)

    Данная формула оказывается справедливой и для неоднородных электрических по­лей. Зная плотность энергии, полная энергия электрического поля вычисляется интегрированием по всему объему, занимаемому полем:

    . (4. 8)

     

    Вопросы и качественные задачи

    1. Докажите, что для вычисления энергии сферического конденсатора можно пользоваться формулой

    .

    2. Плоский конденсатор заряжается от батареи, которая затем отключается. Между обкладками помещается пластина из диэлектрика. Как изменится заряд, разность потенциалов между обкладками, напряженность поля, емкость конденсатора и запасенная в нем энергия? Почему изменилась энергия? Рассмотреть те же вопросы в случае, если батарея не отключается.

    3. Какую работу надо совершить, чтобы увеличить расстояние между обкладками плоского конденсатора вдвое (начальная разность потенциалов U, а емкость С)? Рассмотреть два случая: источник напряжения отсоединен и присоединен.

    4. Когда конденсатор присоединили к батарее, он приобрел энергию 1 Дж. Какую работу совершила батарея? Какая энергия перешла в тепло?






    © 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
    Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
    Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.