У вас большие запросы!
Точнее, от вашего браузера их поступает слишком много, и сервер VK забил тревогу.
Эта страница была загружена по HTTP, вместо безопасного HTTPS, а значит телепортации обратно не будет.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы отключили сохранение Cookies, а они нужны, чтобы решить проблему.
Почему-то страница не получила всех данных, а без них она не работает.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы вернётесь на предыдущую страницу через 5 секунд.
Вернуться назад
У вас большие запросы!
Точнее, от вашего браузера их поступает слишком много, и сервер VK забил тревогу.
Эта страница была загружена по HTTP, вместо безопасного HTTPS, а значит телепортации обратно не будет.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы отключили сохранение Cookies, а они нужны, чтобы решить проблему.
Почему-то страница не получила всех данных, а без них она не работает.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы вернётесь на предыдущую страницу через 5 секунд.
Вернуться назад
Энергия электрического поля
Электрическое поле — одна из двух компонент электромагнитного поля, представляющая собой векторное поле, существующее вокруг тел или частиц, обладающих электрическим зарядом, а также возникающее при изменении магнитного поля.
Энергия электрического поля — энергия проводника, обладающего зарядом, которая равна работе, затраченной, чтобы зарядить этот проводник.
Физик Майкл Фарадей сделал следующие выводы об электрическом поле:
Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.
- Каждый заряд формирует вокруг себя электрическое поле определенной мощности.
- Электрическое поле воздействует на другой заряд с определенной силой.
Электрическое поле обладает рядом свойств:
- поле материально;
- источником является заряд;
- обнаружить поле можно, исходя из действия на заряд;
- поле распределяется непрерывно в пространстве;
- при удалении от заряда поле слабеет.
Тело, обладающее зарядом, действует на другие тела, притягивая и отталкивая их. По отношению к заряженному объекту другие тела поворачиваются и перемещаются. Для любого электрического поля характерен запас энергии. В случае исчезновения электрического поля его электроэнергия трансформируется обратно в работу.
Энергия заряженного конденсатора
Конденсатор — двухполюсник с постоянным или переменным значением емкости и малой проводимостью; устройство для накопления заряда и энергии электрического поля. Конденсатор является пассивным электронным компонентом. Емкость конденсатора измеряется в фарадах.
Компоненты конденсаторов в виде проводников обозначают обкладками. Наиболее простым примером конденсатора является совокупность двух плоских пластин. Данные элементы способны проводить электрический ток и расположены параллельно относительно друг друга. Пластины удалены на небольшое по сравнению с их габаритами расстояние и отделены диэлектрическим материалом.
В плоском конденсаторе можно наблюдать электрическое поле:
- Основное — в области между пластин.
- Слабое или поле рассеяния — около краев пластин и во внешней среде.
Опытным путем было доказано, что конденсатор, обладая электрическим полем, вмещает определенный запас энергии. Для ее расчета необходимо найти сумму работы внешних сил, необходимых для питания конденсатора. Такой процесс является последовательным переносом минимальных порций заряда Δq > 0 с одном пластины на другую.
Один элемент при этом будет постепенно приобретать положительный заряд, а другой — заряжаться отрицательно. Транспортировка заряда осуществляется при условии, что пластины уже обладают неким зарядом q. Разность потенциалов между ними будет определена по формуле:
В процессе переноса некоторого заряда Δq вешние силы совершают работу, которая определяется следующим уравнением:
Энергию We конденсатора, емкость которого составляет С, а заряд равен Q, можно рассчитать с помощью интегрирования предыдущей формулы в пределах от 0 до Q:
Следует учитывать следующее условие:
Тогда энергия заряженного конденсатора будет переписана в другом эквивалентном уравнении:
Электрическая энергия \(We\) будет рассматриваться в качестве потенциальной энергии, которая находится в запасе заряженного конденсатора. Для расчета электрической энергии справедливо применять формулу, с помощью которой определяют потенциальную энергию деформированной пружины \((Ер)\) :
Где k является жесткостью пружины, \(х\) — деформацией, а \(F = kx\) равно внешней силе.
Исходя из современных представлений, электрическую энергию можно наблюдать в области между пластинами конденсатора, то есть в пространстве с электрическим полем. Отсюда появилось название энергии электрического поля.
Как рассчитать энергию электрического поля через напряженность, формула
В качестве примера можно рассмотреть плоский конденсатор. Его однородное электрическое поле в этом случае будет обладать напряженностью. Данная величина определяется по формуле:
Емкость конденсатора будет рассчитываться таким образом:
Исходя из приведенных равенств, энергия электрического поля будет равна:
Где V = Sd является объемом пространства между пластинами конденсатора, который вмещает электрическое поле.
Объемная плотность электрической энергии
Расчет физической величины We выглядит следующим образом:
Таким образом, \(We\) представляет собой электрическую или потенциальную энергию единицы объема пространства, в котором сформировано электрическое поле. Данная величина — объемная плотность электрической энергии. Для того чтобы найти энергию поля, созданного путем распределения электрически заряженных частиц в пространстве, необходимо интегрировать объемную плотность по всему объему, для которого характерно наличие электрического поля.
Насколько полезной была для вас статья?
Основные сведения об энергии электрического поля
Поле — это материальная среда, которая передает воздействие тел друг на друга, в том числе в вакууме.
Электрическое поле является одним из двух компонентов электромагнитного поля. Определение 2
Электрическое поле — это векторное поле, которое существует вокруг тел или частиц, обладающих электрическим зарядом.
Определение 3
Энергия электрического поля — это энергия проводника, обладающего зарядом. Она равна работе, затраченной, чтобы зарядить этот проводник.
Понятие энергии электрического поля связано с понятиями ее накопления и расходования. Поэтому должны быть рассмотрены и накопители этой энергии — электрические конденсаторы. Определение 4
Конденсатор — это двухполюсник с постоянным или переменным значением емкости и малой проводимостью; это устройство для накопления заряда и энергии электрического поля.
Формула энергии электрического поля, единицы измерения величины
- U — разность потенциалов (В);
- q — заряд (Кл);
- C — емкость конденсатора (Ф).
При переносе каждой порции внешние силы совершают работу, которая равна:
Энергия конденсатора W с емкостью C находится путем интегрирования выражения в пределах от 0 до q:
Измеряется энергия электрического поля в джоулях (Дж).
Электрическую энергию W нужно рассматривать как потенциальную энергию, запасенную в заряженном конденсаторе. Формулы для W аналогичны формулам для потенциальной энергии Eп деформированной пружины:
F=kx — внешняя сила.
k — коэффициент жесткости.
Формула энергии через применение напряженности:
Напряженность однородного электрического поля: E=U/d, где:
- E — напряженность;
- U — напряжение;
- d — расстояние между обкладками конденсатора.
Емкость: C=ε0εS/d, где:
- ε0 — электрическая постоянная;
- ε — диэлектрическая проницаемость;
- S — площадь пластин;
- d — расстояние между пластинами.
Тогда энергия равна:
W=CU²/2=ε0εSE²d²/2d=ε0εE²V/2, где V=Sd — объем пространства между пластинами.
Сохранение энергии электрического поля
Закон сохранения энергии определяется в виде энергетического баланса при всевозможных изменениях в любой системе:
A внеш=ΔW+Q, где:
- A внеш — работа, совершенная над системой внешними силами;
- ΔW — изменение энергии системы;
- Q — количество теплоты, выделяемое в системе.
Если А внеш > 0, то над системой совершают положительную работу, а если А внеш < 0, положительную работу совершает система.
Если ΔW > 0, то энергия системы увеличивается, а если ΔW < 0, энергия уменьшается.
Наконец, если Q > 0, то в системе выделяется тепло, а если Q < 0, тепло системой поглощается.