Energija na električnom polju

sadržaj

električno polje, ne možemo ne uspjeti istaknuti da je to njegov najvažniji parametar. Unatoč činjenici da je vrlo pojam "energija" vrlo poznat i, na prvi pogled, očito je, u ovom slučaju potrebno je dobro shvatiti što je u pitanju. Na primjer, kao što je poznato, energija električnog polja se može mjeriti s bilo koje proizvoljne razine, obično uzeti kao izvor (to jest, nula). Iako to daje određenu fleksibilnost pri izradi proračuna, pogreška može dovesti do izračuna potpuno različite energije. Razmotrit ćemo to malo kasnije, pomoću formule.

Energija električnog polja izravno je povezana s međudjelovanjem dviju ili više točaka. Razmislite o primjeru s dvije naknade - q1 i q2. Potencijalna energija električno polje (u ovom slučaju - elektrostatika) definira se kao:

W = (1/4 * Pi * E0) / (q1 * q2 / r),

gdje E0 je snaga, r je udaljenost između naboja, Pi je 3.141.

Budući da polje prvog djela na drugom (i obrnuto), određujemo potencijale ovih polja. Prva naplata utječe na drugu:

W = 0,5 * (q1 * Fi1 + q2 * Fi2).

U ovoj formuli (označavamo ga 1) postoje dvije nove količine - Fi1 i Fi2. Izračunajmo ih.

Fi1 = (1/4 * Pi * E0) / (q2 / r).

U skladu s tim:

Fi2 = (1/4 * Pi * E0) / (q1 / r).

Sada je prva važna točka: formula "1" sadrži dva pojma (q * Fi), zapravo predstavlja energiju interakcije naboja i faktor od 0,5. Međutim, energija električnog polja nije dio bilo kakve naplate, stoga, kako bi se uzela u obzir ova značajka, morate unijeti ispravak "0.5".

Kao što je već naznačeno, interakcija međusobno ima više troškova (ne nužno točno dva). U ovom slučaju, gustoća energije električnog polja je veća. Njegova se vrijednost može naći zbrajanjem podataka dobivenih za svaki par.

Sada se vratimo na problem odabira podrijetla koji se navodi na početku članka. Stoga iz formule slijedi da, ako se izračuni izvedu s obzirom na proizvoljne točke, udaljenost od naboja teži beskonačnosti, rezultat će biti vrijednost posla koji je obavio polje, no međusobno se teretiti do beskonačne udaljenosti. Ali, ako trebate znati vrijednost terenskog rada, koji je potrošen za relativno mali pokret troškova, tada se može odabrati i referentna točka, budući da vrijednost dobivena kao rezultat izračuna ne ovisi o izboru referentne točke.

Dajmo primjer kako se to može koristiti u praktičnim proračunima. Na primjer, postoje tri optužbe, čija je prostornu konfiguraciju trokut. Udaljenosti (r) između q1, q2 i q3 su jednake.

Izračunajte potencijal:

Fi = 2 * (q / 4 * Pi * E0 * r).

Sada možemo odrediti energiju interakcije samih troškova:

W0 = 3 * ((q * q) / 4 * 3,141 * E0 * r).

To je upravo posao koji će se izvršiti pri kretanju na beskonačnu udaljenost.

Ako se pomak sve tri od zajedničkog središta vrši istim iznosom, formira se trokut s stranama r1 (protiv prethodnog r).

Mi definiramo energiju:

W = 3 * ((q * q) / 4 * Pi * E0 * r1).

U ovom slučaju, možemo govoriti o smanjenju ukupne energije cijelog sustava od tri optužbe. Važno je napomenuti da ako r1 (r) teži beskonačnosti, izvorna energija i proizvedeni rad jednaki su.

Mi smo komplicirali problem i uklonili iz sustava jedan proizvoljni naboj. Kao rezultat toga, dobivamo klasični slučaj s dva naboja koji se nalaze na udaljenosti r.

Energija takvog sustava je:

W = (q * q) / (4 * Pi * E0 * r).

I polje će sam izvesti rad na kretanju, numerički jednak:

A = 2 * ((q * q) / 4 * Pi * E0 * r).

Dalje sve je jednostavno: uklanjanje još jednog naboja dovest će do toga da ukupna energija postaje nula (nema udaljenost). U ovom slučaju, rad i polje numerički su izjednačeni. Drugim riječima, izvorna je energija potpuno preobražena u rad.

Izračuni koji se odnose na određivanje energije za električno polje obično se primjenjuju na izbor kondenzatora. Uostalom, svaki takav uređaj ima dvije ploče odvojene od razmaka r, na svakoj od kojih se punilo koncentrira.

Dijelite na društvenim mrežama:

Povezan