Ang enerhiya ng electric field

Pakikipag-usap tungkol sa kung ano ang enerhiya ng electric field, ito ay kinakailangan upang ituro na ito ay mahalaga mga parameter. Sa kabila ng ang katunayan na ang terminong "enerhiya" mismo ay lubos na pamilyar at, sa unang tingin, halata, sa kasong ito, kailangan mo ng isang mahusay na-unawa sa kung ano ang nakataya. Halimbawa, bilang ay kilala, ang enerhiya ng electric field ay maaaring sinusukat sa anumang di-makatwirang antas nito, conventionally kinuha bilang ang pinagmulan (iyon ay, zero). Kahit na ito ay nagbibigay ng ilang mga kakayahang umangkop sa sa paghahanda ng mga kalkulasyon, isang error ay maaaring humantong sa isang napaka-iba't ibang mga computing kapangyarihan. Sa kasalukuyan kami ay linawin mamaya, gamit ang formula.

Ang enerhiya ng electric field ay direktang may kaugnayan sa ang pakikipag-ugnayan ng dalawa o higit pang mga singil point. Isaalang-alang ang kaso ng dalawang mga singil - q1 at q2. Ang mga potensyal na enerhiya ng ang electric field (sa kasong ito - elektrostatika) ay tinukoy bilang:

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

kung saan E0 - tensyon, r - distansya sa pagitan ng mga singil, Pi - 3.141.

Dahil ang unang larangan ay gumaganap sa ikalawang (at vice versa), pagkatapos ay ang mga field na tukuyin ang mga potensyal. Ang unang bayad ay may epekto sa ikalawang:

W = 0.5 * (q1 * Fi1 + q2 * Fi2).

Sa ganitong formula (naitala sa pamamagitan ng 1), may dalawang bagong mga halaga - Fi1 at Fi2. compute natin sila.

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

Alinsunod dito:

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

Ngayon ang unang mahalagang punto ay ang formula "1" ay naglalaman ng dalawang mga tuntunin (q * Fi), ang tunay na kumakatawan sa mga pakikipag-ugnayan ng enerhiya at walang bayad factor ng 0.5. Gayunman, ang enerhiya ng electric field - ito ay hindi bahagi ng anumang mga bayad, kaya, na kumuha ng account ng tampok na ito, ito ay kinakailangan upang ipakilala ang isang pagwawasto, "0.5".

Bilang na nabanggit, ang pakikipag-ugnayan mayroon sa bawat isa ang ilang mga singil (hindi kinakailangan lamang dalawa). Sa kasong ito, ang enerhiya density ng electric field sa itaas. Nito halaga ay matatagpuan sa pamamagitan ng lagom nakuha para sa bawat pares ng data.

Ngayon ay bumalik sa ang isyu ng pagpili ng reference na binanggit sa pasimula ng artikulong ito. Kaya, mula sa mga formula, makatuwirang isipin na kung ang pagkalkula ay isinasagawa na may paggalang sa di-makatwirang mga puntos, ang distansya mula sa mga singil na kung saan ay may gawi na infinity, ang resulta ay ang halaga ng trabaho, na kung saan ay gumawa ng sa field, iba't ibang mga singil mula sa bawat isa sa isang walang-katapusang distansya. Ngunit kung ito ay kinakailangan upang malaman ang halaga ng mga field work magasta sa isang relatibong maliit na paggalaw ng mga singil sa kanilang sarili, ang reference point ay maaaring pinili alinman, dahil ang mga nagresultang pagkalkula halaga ay malaya sa pagpili ng ang reference point.

Narito ang isang halimbawa, dahil maaari itong gamitin sa mga praktikal na mga kalkulasyon. Halimbawa, mayroong tatlong mga singil, ang spatial configuration ng kung saan ay isang tatsulok. Distance (r) sa pagitan q1, q2 at q3 ay pantay.

Kinakalkula namin ang mga potensyal na:

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

Maaari naming ngayon matukoy ang pakikipag-ugnayan ng enerhiya ay naniningil sa kanilang sarili:

W0 = 3 * ((q * q) / 4 * 3.141 * E0 * r).

Ito ay ang trabaho na ay ginawa kapag lumipat sa isang walang-katapusang distansya.

Kung ang pag-aalis ng lahat ng tatlong ay nagmula sa karaniwang sentro ng sa parehong halaga, ang tatsulok nabuo sa panig r1 (sa nakaraang r).

Alamin ang enerhiya:

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

Sa kasong ito, maaari naming makipag-usap tungkol sa pagbabawas ng kabuuang halaga ng enerhiya ng buong sistema ng tatlong mga singil. Dapat ito ay nabanggit na kung ang halaga ng r1 (r) ay may kaugaliang kawalang-hanggan, ang paunang enerhiya at ang work produce nito ay magkakasukat.

Makapagpalubha ang gawain, at mag-alis mula sa system ng random na bayad. Ang resulta ay isang klasikong kaso ng dalawang mga singil matatagpuan sa layo r.

Ang enerhiya ng tulad ng isang sistema ay katumbas ng:

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

Ang kahon ay gawin ang mga trabaho sa kilusan mismo, na kung saan ay ayon sa bilang katumbas ng:

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

Pagkatapos lahat ng bagay lamang: pag-aalis ng isang karagdagang bayad ay magreresulta sa na ang kabuuang enerhiya ay katumbas ng zero (walang clearance). Sa kasong ito, ang trabaho at ang patlang ng ayon sa bilang equalized. Sa ibang salita, ang orihinal na enerhiya ay ganap na-convert sa trabaho.

Kalkulasyon na may kaugnayan sa pagpapasiya ng enerhiya para sa electric field ay karaniwang ginagamit para sa pagpili ng mga capacitors. Pagkatapos ng bawat naturang aparato ay binubuo ng dalawang plates na pinaghihiwalay ng isang distansya r, sa bawat isa sa kung saan ang mga singil ay puro.