האנרגיה של השדה החשמלי

מדברים על מה את האנרגיה של השדה החשמלי, יש צורך להצביע שזה פרמטרים חשובים. למרות העובדה כי המונח "אנרגיה" עצמו הוא די מוכר, במבט ראשון, ברור, במקרה הזה, אתה צריך הבנה טובה של מה מונח על כף המאזניים. לדוגמא, כידוע, את האנרגיה של השדה החשמלי יכולה להימדד בכל רמה שלו שרירותית, נלקחת קונבנציונלי כמו המקור (כלומר, אפס). אמנם זה נותן גמישות מסוימת הכנת חישובים, שגיאה עלולה להוביל כוח מחשוב שונה מאוד. נכון לעכשיו נבאר בהמשך, באמצעות נוסחה.

האנרגיה של השדה החשמלי היא קשורה ישירות את האינטראקציה של שניים או יותר מטעני נקודות. קחו למשל את המקרה של שני מטענים - Q1 ו- Q2. האנרגיה הפוטנציאלית של השדה החשמלי (במקרה זה - אלקטרוסטטיקה) נקבעת כמו:

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

איפה E0 - מתח, r - המרחק בין טעינות, Pi - 3.141.

מכיוון שהשדה הראשון שפועל על (ולהיפך וסגן) השניים, ואז שדות אלה מגדירים את הפוטנציאלים. האישום הראשון יש השפעה על השני:

W = 0.5 * (Q1 * Fi1 + Q2 * FI2).

בנוסחה זו (מסומן על ידי 1), ישנם שני ערכים חדשים - Fi1 ו FI2. אנחנו מחשבים אותם.

Fi1 = (1/4 * E0 * Pi) / (Q2 / R).

בהתאם לכך:

FI2 = (1/4 * E0 * Pi) / (Q1 / R).

עכשיו הנקודה החשובה הראשונה היא הנוסחא "1" מכילה שתי קדנציות (q * אלחוטי), למעשה מייצג הגורם אנרגית תשלום אינטראקציה של 0.5. עם זאת, את האנרגיה של השדה החשמלי - זה אינו חלק כל תשלום, ולכן, לקחת בחשבון את התכונה הזו, יש צורך להכניס תיקון, "0.5".

כפי שהוזכר כבר, את האינטראקציה שיש על כל האשמות כמה אחרות (לא בהכרח רק שתי). במקרה זה, צפיפות האנרגיה של השדה החשמלי לעיל. שוויה ניתן למצוא מסיכום שהושג עבור כל זוג נתונים.

עכשיו נחזור לנושא של הבחירה של הפניה המוזכרים בתחילת מאמר זה. לפיכך, מן הנוסחות, מסקנה הוא שאם החישוב מבוצע ביחס נקודות שרירותיות, את המרחק מן ההאשמות אשר נוטה לאינסוף, התוצאה היא הערך של עבודה, שהפך לשדה, חיובים שונים זה מזה במרחק אינסופי. אבל אם יש צורך לדעת את הערך של עבודת השדה שהושקעה תנועה קטנה יחסית של ההאשמות עצמן, נקודת ההתייחסות עשויה להיבחר או, שכן חישוב הערך המתקבל אינו תלוי בבחירה של נקודת ההתייחסות.

הנה דוגמא, כפי שהוא יכול לשמש בחישובים מעשיים. לדוגמא, ישנם שלושה החיוב, התצורה המרחבית מהם היא משולשת. מרחק (r) בין Q1, Q2 ו Q3 שווה.

אנו מחשבים את הפוטנציאל:

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

כעת אנו יכולים לקבוע את אנרגית האינטראקציה גובה עצמם:

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

זוהי העבודה כי תיעשה כאשר עוברים במרחק אינסופי.

אם העקירה של כל השלוש נגזרה במרכז המשותף של אותו הסכום, במשולש עם הצדדים R1 (נגד R הקודמת).

קבע את האנרגיה:

W = 3 * ((q * q) / 4 * Pi * E0 * R1).

במקרה זה, אנחנו יכולים לדבר על הפחתת ערך האנרגיה הכוללת של המערכת כולה של שלושה חיובים. יצוין כי אם שווי R1 (r) נוטה לאינסוף, האנרגיה הראשונית ואת העבודה המיוצרת שווות.

לסבך את המשימה, ולהסיר ממערכת מטען אקראי. התוצאה היא מקרה קלאסי של שני חיובים הממוקם ליד r המרחק.

האנרגיה של מערכת כזו שווה:

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

תיבה תעשה את העבודה על התנועה עצם, אשר שווה מבחינה מספרית:

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

ואז הכל פשוט: הסרת שעבוד נוסף תגרום כי האנרגיה הכוללת שווה לאפס (אין אישור). במקרה זה, העבודה בתחום מספרי השוו. במילים אחרות, את האנרגיה המקורית מומר לחלוטין לתוך העבודה.

חישובים הקשורים בקביעת האנרגיה עבור השדה החשמלי משמשים בדרך לבחירת קבלים. אחרי כל מכשיר כזה מורכב משני לוחות מופרדים על ידי r מרחק, ובכל אחת מהן החיוב הוא מרוכז.