Специальное предложение

Статью подготовили специалисты образовательного сервиса Zaochnik.

Энергия электрического поля

Содержание:

Исходя из опытов, заряженный конденсатор имеет запас энергии.

Определение 1

Энергия заряженного конденсатора равняется работе внешних сил, которая необходима для его зарядки.

Его заряжение представляется как последовательный перенос малых порций заряда q>0 с одной обкладки на другую, как изображено на рисунке 1.7.1 Одна из них заряжается положительным зарядом, другая – отрицательным. Процесс производится при уже имеющемся некотором заряде q, тогда как между обкладками существует разность потенциалов U=qC, а при переносе q внешние силы совершают работу A=Uq=qqC.

Нахождение энергии We конденсатора с емкостью С и с зарядом Q производится с помощью интегрирования в переделах от 0 до Q. Формула примет вид:

We=A=Q22C.

Энергия электрического поля

Рисунок 1.7.1. Процесс зарядки конденсатора.

Нужна помощь преподавателя?
Опиши задание — и наши эксперты тебе помогут!

Энергия заряженного конденсатора

Существует еще одна эквивалентная запись заряженного конденсатора при использовании соотношения Q=CU:

We=Q22C=CU22=QU2.

Электрическая энергия We рассматривается как потенциальная. Формулы для We аналогичны формулам потенциальной энергии Ep деформированной пружины, а именно:

Ep=kx22=F22k=Fx2, где k является жесткостью пружины, х – деформацией, F=kx – внешней силой.

Определение 2

Современные представления электрической энергии говорят о том, что она сосредоточена между пластинами конденсатора. В связи с этим и получила название энергии электрического поля. Это объяснимо с помощью иллюстрирования заряженного плоского конденсатора.

Объемная плотность электрической энергии

Определение 3

Напряженность однородного поля плоского конденсатора равняется E=Ud, его емкостьC=ε0εSd.

Отсюда следует, что We=C·U22=ε0·ε·S·E2·d22d=ε0·ε·E22V, где V=Sd обозначает объем пространства между обкладками с наличием электрического поля. Данное соотношение приводит к формуле следующей физической величины.

Определение 4

Физическая величина We=ε0·ε·E22 – это электрическая энергия на единицу объема пространства, в котором создается электрическое поле. Ее называют объемной плотностью данной электрической энергии.

Энергия поля конденсатора, создаваемая любыми распределениями электрических зарядов в пространстве, находится путем интегрирования We по всему объему, в котором было создано электрическое поле.

Навигация по статьям

Выполненные работы по физике
  • Физика

    4 задачи Теплопроводность и теплообмен. Заказ: 6290

    • Вид работы:

      Решение задач

    • Выполнена:

      3 августа 2017 г.

    • Стоимость:

      2 800 руб

    Заказать такую же работу
  • Физика

    Электромагнетизм и электромагнитные волны

    • Вид работы:

      Решение задач

    • Выполнена:

      17 мая 2017 г.

    • Стоимость:

      100 руб

    Заказать такую же работу
  • Физика

    Формирование универсальных учебных действий на уроках физики в основной школе

    • Вид работы:

      Дипломная

    • Выполнена:

      15 ноября 2013 г.

    • Стоимость:

      4 800 руб

    Заказать такую же работу
  • Физика

    Время и его измерения

    • Вид работы:

      Курсовая работа

    • Выполнена:

      15 февраля 2018 г.

    • Стоимость:

      1 000 руб

    Заказать такую же работу
  • Физика

    Анализ техники плавания кролем

    • Вид работы:

      Курсовая работа

    • Выполнена:

      8 марта 2018 г.

    • Стоимость:

      1 000 руб

    Заказать такую же работу
  • Физика

    Механические колебания и волны

    • Вид работы:

      Курсовая работа

    • Выполнена:

      2 апреля 2018 г.

    • Стоимость:

      1 000 руб

    Заказать такую же работу
  • Не получается написать работу самому?

    Доверь это кандидату наук!