КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Энергия системы зарядов уединенного проводника и конденсатора. Энергия электростатического поля
1. Энергия системы неподвижных точечных з а р я д о в. Электростатические силы взаимодействия консервативны, следовательно, система зарядов обладает потенциальной энергией. Найдем потенциальную энергию системы двух неподвижных точечных зарядов Q1 и Q2, находящихся на расстоянии r друг от друга. Каждый из этих зарядов в поле другого обладает потенциальной энергией: , где и - соответственно потенциалы, создаваемые зарядом Q2 в точке нахождения заряда , и зарядом в точке нахождения заряда Q2.Согласно (1.19), и , поэтому и . Добавляя к системе и двух нарядов последовательно заряды Q3, Q4,..., можно убедиться в том, что и случае n неподвижных зарядов энергия взаимодействия системы точечных зарядов равна , (1.54) (-потенциал, создаваемый в той точке, где находится заряд Qi, всеми зарядами кроме i-го 2. Энергия заряженного уединенного проводника. Пусть имеется уединенный проводник, заряд, ёмкость и потенциал которого соответственно равны Q,C,. Увеличим заряд проводника на dQ. Для этого необходимо перенести заряд dQ из бесконечности на уединенный проводник, затратив на эту работу равную . Чтобы зарядить тело от нулевого потенциала до , необходимо совершить работу . (1.55) Энергия заряженного проводника равна той работе, которую необходимо совершить, чтобы зарядить этот проводник: . (1.56) Эту формулу можно получить и из того, что потенциал проводника во всех его точках одинаков, так как поверхность проводника является эквипотенциальной. Полагая потенциал проводника равным из (1.54) найдем где -заряд проводника. 3. Энергия заряженного конденсатора. Как всякий заряженный проводник, конденсатор обладает энергией, которая в соответствии с формулой (1.56) равна
, (1.57) где Q - заряд конденсатора, С - его емкость, - разность потенциалов между обкладками. 4. Энергия электростатического поля. Преобразуем формулу (1.57), выражающую энергию плоского конденсатора посредством зарядов и потенциалов, воспользовавшись выражением для емкости плоского конденсатора и разности потенциалов между его обкладками (. Тогда получим , (1.58) где V = S d - объем конденсатора. Формула (1.58) показывает, что энергия конденсатора выражается через величину, характеризующую электростатическое поле, - напряженность Е. Объемная плотность энергии электростатического поля (энергия единицы объема) . (1.59) Это выражение справедливо только для изотропного диэлектрика, для которого выполняется соотношение: Формулы (1.57) и (1.58) соответственно связывают энергию конденсатора с зарядом на его обкладках и напряженностью поля. Возникает, естественно, вопрос о локализации электростатической энергии и что является се носителем - заряды или поле? Ответ на этот вопрос может дать только опыт. Электростатика изучает постоянные во времени поля неподвижных зарядов, т.е. в ней поля и обусловившие их заряды неотделимы друг от друга. Поэтому электростатика ответить на поставленные вопросы не может. Дальнейшее развитие теории и эксперимента показало, что переменные во времени электрические и магнитные поля могут существовать обособленно, независимо от возбудивших их зарядов, и распространяются в пространстве в виде электромагнитных волн, способных переносить энергию. Это убедительно подтверждает основное положение теории близкодействия о локализации энергии в поле и то, что поле является ее носителем.
Дата добавления: 2014-01-07; Просмотров: 798; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |