Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Естествознание arrow Курс физики с примерами решения задач
Посмотреть оригинал

Энергия электростатического поля

Энергия системы неподвижных точечных зарядов

Электростатические силы консервативны (см. п. 1.5), следовательно, система зарядов обладает потенциальной энергией. Найдем потенциальную энергию системы двух неподвижных точечных зарядов Qj и Q,, находящихся на расстоянии /• друг от друга. Каждый из этих зарядов в поле другого обладает потенциальной энергией:

где Ф12 и cp2i — соответственно потенциалы, создаваемые зарядом Q0 в точке нахождения заряда Q1 и зарядом Q1 в точке нахождения заряда Q.,. Согласно формуле (2) п. 8.6

поэтому Wi = Wo = W и

Добавляя к системе из двух зарядов последовательно заряды Q3, Q4, ..., можно убедиться в том, что в случае п неподвижных зарядов энергия взаимодействия системы точечных зарядов

где ф, — потенциал, создаваемый в той точке, где находится заряд Q., всеми зарядами, кроме г-го.

Энергия уединенного заряженного проводника

Для того чтобы увеличить заряд на проводнике и его потенциал, необходимо совершить работу. Эта работа может служить мерой энергии заряженного проводника. Поскольку потенциал во всех его точках одинаков (поверхность проводника является эквипотенциальной) и, полагая, что он равен (р, из формулы (1) найдем

" Q

где Q= > Q. = — заряд проводника. Учитывая, что С = —,

м (Р

формулу (2) можно записать в виде

Энергия заряженного конденсатора

Как всякий заряженный проводник, конденсатор обладает энергией, которая в соответствии с формулой (3) равна

где Q — заряд конденсатора, С — его емкость, Дф — разность потенциалов между обкладками конденсатора.

Энергия электростатического поля

Преобразуем формулу (4), которая выражает энергию плоского конденсатора через заряд и потенциал, воспользовавшись выражением для емкости плоского конденсатора (С = e0zS/d) и разности потенциалов между его обкладками (Дф = Ed). Получим

где V = Sd — объем конденсатора. Формула (5) показывает, что энергия конденсатора выражается через величину, характеризующую электростатическое поле, — напряженность Е.

Объемная плотность энергии электростатического поля (энергия единицы объема)

 
Посмотреть оригинал
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы