Energin hos det elektriska fältet

Att tala om vad energi av det elektriska fältet, är det nödvändigt att påpeka att det är viktiga parametrar. Trots att termen "energi" i sig är ganska bekant och vid första anblicken, självklart, i det här fallet, behöver du en god förståelse för vad som står på spel. Till exempel, såsom är känt, energin i det elektriska fältet kan mätas vid vilken som helst godtycklig dess nivå, som konventionellt tas som origo (dvs noll). Även om detta ger en viss flexibilitet i beredningen av beräkningar kan ett fel leda till en helt annan datorkraft. För närvarande kommer vi att klargöra senare med hjälp av formeln.

Energin i det elektriska fältet är direkt relaterad till interaktionen mellan två eller flera punktladdningar. Betrakta fallet med två laddningar - q1 och q2. Den potentiella energin hos det elektriska fältet (i detta fall - elektrostatik) definieras som:

W = (1/4 * Pi * E0) / (q1 * q2 / r),

där E0 - spänning, r - avstånd mellan laddningarna, Pi - 3,141.

Eftersom det första fältet verkar på den andra (och vice versa), då dessa fält definierar potentialer. Den första laddningen har en effekt på den andra:

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

I denna formel (betecknad med 1), finns det två nya värden - FI1 och Fi2. Vi beräknar dem.

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

i enlighet därmed:

Fi2 = (1/4 * Pi * E0) / (q1 / r).

Nu den första viktiga punkten är formeln "1" innehåller två termer (q * Fi), faktiskt representerar interaktionsenergin och laddningsfaktor av 0,5. Men energin i det elektriska fältet - det är inte en del av en avgift, därför att ta hänsyn till denna funktion, är det nödvändigt att införa en korrigering "0,5".

Som redan nämnts, samverkan har på varandra flera avgifter (inte nödvändigtvis bara två). I detta fall, är energidensiteten av det elektriska fältet ovan. Dess värde kan hittas genom summering erhölls för varje par av data.

Nu tillbaka till frågan om valet av referens nämns i början av denna artikel. Sålunda, från formlerna, följer att om beräkningen utförs med avseende på godtyckliga punkter,, är avståndet från de avgifter som går mot oändligheten resultatet värdet av arbetet, som har gjort det område, olika avgifter från varandra vid ett oändligt avstånd. Men om det är nödvändigt att känna till värdet av fältarbetet som förbrukas i en relativt liten rörelse av avgifterna själva kan referenspunkten väljas heller eftersom värdet beräkning resulterar är oberoende av valet av referenspunkten.

Här är ett exempel, eftersom det kan användas i praktiska beräkningar. Till exempel, det finns tre av laddningen, vars rymdkonfiguration en triangel. Avstånd (r) mellan q1, q2 och q3 är lika.

Vi beräknar potential:

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

Vi kan nu bestämma interaktionsenergin laddar sig själva:

W0 = 3 * ((q * q) / 4 * 3,141 * E0 * r).

Detta är det arbete som kommer att göras när du flyttar till ett oändligt avstånd.

Om förskjutningen av alla tre är härledd från den gemensamma centralen på samma belopp, den triangel som bildas med sidor r1 (mot den tidigare r).

Bestäm energi:

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

I detta fall kan vi tala om att minska den totala energivärde av hela systemet av tre avgifter. Det bör noteras att om värdet av r1 (r) går mot oändligheten, den initiala energi och det arbete som produceras är lika.

Komplicera uppgiften och ta bort från systemet en slumpmässig laddning. Resultatet är ett klassiskt fall av två laddningar placerade på ett avstånd r.

Energin hos ett sådant system är lika med:

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

En ruta kommer att göra arbetet själva rörelsen, som är numeriskt lika med:

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

Då allt enkelt: ta bort en ytterligare avgift kommer att resultera i att den totala energin är lika med noll (ingen clearance). I det här fallet, arbetet och inom numeriskt utjämnas. Med andra ord är den ursprungliga energin helt omvandlas till arbete.

Beräkningar relaterade till bestämning av energin för det elektriska fältet används i allmänhet för val av kondensatorer. Efter varje sådan anordning består av två plattor åtskilda med ett avstånd r, vid varje av vilka laddningen är koncentrerad.