Разделы

Авто
Бизнес
Болезни
Дом
Защита
Здоровье
Интернет
Компьютеры
Медицина
Науки
Обучение
Общество
Питание
Политика
Производство
Промышленность
Спорт
Техника
Экономика

ЭНЕРГИЯ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ, ЭНЕРГИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЗАРЯЖЕННЫХ ТЕЛ.

Взаимодействие зарядов осуществляется посредством поля, которое, как материальный объект, должно обладать энергией.

В плоском конденсаторе, если пренебречь краевыми эффектами, однородное электрическое поле сосредоточено в пространстве между пластинами.

Выразим энергию конденсатора через напряженность поля, используя формулы:

, , ,

Тогда: , где V=Sd - объем пространства, в котором сосредоточено электрическое поле конденсатора (пренебрегая краевыми эффектами).

В этом случае величина представляет собой объемную плотность энергии электрического поля.

Важно отметить, что это свидетельствует о локализации энергии в пространстве, в котором существует электрическое поле.

Действительно, эксперименты, особенно с переменными во времени полями, которые могут существовать независимо от зарядов и распространяться в пространстве, показывают, что носителем энергии является поле.

Если электрическое поле не однородно, но существует в пространстве, заполненном изотропным диэлектриком, то можно выделить такой малый объем dV, в котором поле можно считать однородным. Тогда: ,

Необходимо отметить, что при создании поля в изотропном диэлектрике необходима дополнительная работа на его поляризацию в каждой единице объема, которую можно вычислить, если учесть, что : , то .

Первое слагаемое в этом выражении представляет плотность энергии поля в вакууме, тогда второе слагаемое – это работа на поляризацию единичного объема диэлектрика.

Рассмотрим систему из двух заряженных тел, создающих в пространстве электростатические поля. Согласно принципу суперпозиции, в этом случае, в каждой точке пространства результирующее поле:

Полная энергия этой системы:

Как уже обсуждалось в предыдущем параграфе, первые два интеграла в этом выражении представляют собой собственные энергии первого и второго заряженных тел, а последний интеграл - это энергия их взаимодействия.

Анализ данной формулы позволяет сделать следующие выводы:

1.Собственная энергия каждого заряженного тела и полная энергия системы всегда положительны. Энергия взаимодействия может быть и положительной и отрицательной.

2. Если распределение зарядов на телах не изменяется при их возможных перемещениях, то собственная энергия постоянна. Изменение энергии системы определяется только изменениями энергии взаимодействия тел.

Это и происходит, если заряженные тела можно рассматривать как точечные заряды.

3. Энергия электрического поля – не аддитивная величина, т.е. энергия результирующего поля, в общем случае, не равна сумме энергий двух полей.

Представление о локализации энергии в поле позволяет не только находить величину энергии, заключенную в конкретных объемах пространства, но и рассчитывать работу против электрических сил при различных перемещениях заряженных тел :

Кроме того, если заряды на проводниках остаются постоянными, а при их медленных перемещениях можно пренебречь преобразованием электрической энергии в другие формы, то работа электрических сил совершается за счет убыли электрической энергии системы и можно рассчитать эту силу:

, ,

где Fx – проекция искомой силы на малое перемещение вдоль оси ОХ.

Поскольку сила зависит лишь от взаимного расположения и распределения зарядов, то ее нахождение в этом случае сводится к нахождению изменения энергии при условии постоянства величины заряда.

 

КОЛЛОКВИУМ.

 

Дата публикации:2014-01-23

Просмотров:526

Вернуться в оглавление:

Комментария пока нет...


Имя* (по-русски):
Почта* (e-mail):Не публикуется
Ответить (до 1000 символов):







 

2012-2018 lekcion.ru. За поставленную ссылку спасибо.