Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Тема 16. Потенціяльна енергія взаємодії точкових зарядів. Енергія електричного поля



Фізичні поняття

· Потенціяльна енергія заряду в заданій точці електричного поля –це ро­бо­та, яку слід виконати, щоб перенести цей заряд з цієї точки у нес­кін­ченність (позначення ).

Фізичні величини

· Об’ємна густина енергії електричного поля –енергія, роз­ра­хована на оди­ни­цю об’єму зайнятого полем (позначення ).

 

Задачі

(69)Установимо вираз для потенціяльної енергії взаємодії точ­кових зарядів.

Спочатку розглянемо систему з двох зарядів. Перший заряд будемо вважати джерелом поля. Тоді потенціяльна енергія другого заряду в полі першого, згідно з означенням потенціялу, буде

 

 

де замість ми підставили відомий вираз для потенціялу поля точ­кового заряду. З іншого боку, оскільки заряди та рів­ноправні, то вважаючи навпаки другий заряд джерелом поля, отримаємо та­кий самий вираз

 

 

Отже, потенціяльна енергія другого заряду в полі першого до­рівнює потенціяльній енергії першого заряду в полі другого, тому її ми можемо трактувати як потенціяльну енергію взаємодії двох точкових зарядів. Цю енергію можна подати ще так:

 

 

А для системи точкових зарядів

 

 

(70)Установимо вираз для густини по­тен­ціяльної енергії елек­т­рич­ного поля.

Спочатку зробимо це для од­но­рід­ного поля (поля плоского кон­ден­сатора). Для цього застосуємо послі­довно формулу енергії плос­кого кон­денсатора, формулу зв’я­зку на­п­ру­же­ності і напруги та формулу для ємно­сті плос­кого конденсатора. Отримаємо

 

 

де – об’єм конденсатора.

Якщо поле неоднорідне, то ви­ді­ли­мо в ньому нескінченно малий об’єм, обме­же­ний двома нескін­чен­но близь­ки­ми екві­по­тенці­яль­ними по­верхнями та площи­нами нормаль­ними до них, які проходять через силові лінії (мал. 52). Такий об’єм можна вважати плоским кон­ден­са­то­ром з обкладками на екві­по­тенціяльних поверхнях, бо будь-яку ек­віпотенціяльну поверхню можна заміни­ти на реальну провід­ну поверхню з тим самим потенціялом. Енер­гія цього конденсатора

 

 

а енергія електричного поля в об’ємі

 

 

Діленням передостаннього рівняння на отримаємо фор­му­лу для обчислення об’ємної густини енергії

 

 

(71) Установимо вираз для потенціяльної енергії зарядженого про­від­ни­ка та конденсатора.

Щоб перенести заряд з провідника в нескінченість, слід, згідно з означенням потенціялу, виконати роботу

 

 

або представивши згідно з означенням ємності

 

 

Щоб перенести весь заряд , слід виконати роботу:

 

 

яка за означенням потенціяльної енергії і є потенціяльною енергією заряд­же­ного провідника:

 

(5)

 

або, взявши до уваги означення ємності

 

(6)

 

 

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.