Η ενέργεια του ηλεκτρικού πεδίου

Μιλώντας για το τι την ενέργεια του ηλεκτρικού πεδίου, είναι απαραίτητο να επισημάνουμε ότι είναι σημαντικές παράμετροι. Παρά το γεγονός ότι ο όρος «ενέργεια» η ίδια είναι αρκετά εξοικειωμένοι και, με την πρώτη ματιά, προφανής, σε αυτή την περίπτωση, θα πρέπει να έχετε μια καλή κατανόηση του τι διακυβεύεται. Για παράδειγμα, όπως είναι γνωστό, η ενέργεια του ηλεκτρικού πεδίου μπορεί να μετρηθεί σε οποιοδήποτε αυθαίρετο επίπεδο του, συμβατικά λαμβάνεται ως η προέλευση (δηλαδή, μηδέν). Αν και αυτό δίνει κάποια ευελιξία όσον αφορά την προετοιμασία των υπολογισμών, ένα λάθος μπορεί να οδηγήσει σε μια πολύ διαφορετική υπολογιστική ισχύ. Αυτή τη στιγμή θα διευκρινίσει αργότερα, χρησιμοποιώντας τον τύπο.

Η ενέργεια του ηλεκτρικού πεδίου είναι άμεσα συνδεδεμένα με την αλληλεπίδραση δύο ή περισσότερες κατηγορίες σημείο. Σκεφτείτε την περίπτωση δύο κατηγορίες - Q1 και Q2. Η δυναμική ενέργεια του ηλεκτρικού πεδίου (σε αυτή την περίπτωση - electrostatics) ορίζεται ως:

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

όπου E0 - ένταση, r - απόσταση μεταξύ των φορτίσεων, Pi - 3.141.

Δεδομένου ότι το πρώτο πεδίο ενεργεί επί του δεύτερου (και αντιστρόφως), τότε τα πεδία αυτά καθορίζουν τις δυνατότητες. Η πρώτη κατηγορία έχει επίδραση στον δεύτερο:

W = 0,5 * (q1 * FI1 + q2 * Fi2).

Σε αυτόν τον τύπο (συμβολίζεται με 1), υπάρχουν δύο νέες αξίες - FI1 και Fi2. Τους υπολογίζουμε.

FI1 = (1/4 * Pi * E0) / (q2 / r).

Κατά συνέπεια:

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

Τώρα το πρώτο σημαντικό σημείο είναι ο τύπος «1» περιέχει δύο όρους (q * Fi), στην πραγματικότητα αντιπροσωπεύει τον παράγοντα ενέργεια αλληλεπίδρασης και το φορτίο του 0,5. Ωστόσο, η ενέργεια του ηλεκτρικού πεδίου - δεν είναι μέρος οποιασδήποτε κατηγορίας, ως εκ τούτου, να λάβει υπόψη της αυτό το χαρακτηριστικό, είναι αναγκαίο να εισαχθεί μια διόρθωση, «0.5».

Όπως έχει ήδη αναφερθεί, η αλληλεπίδραση έχει σε κάθε άλλη διάφορες κατηγορίες (όχι απαραίτητα μόνο δύο). Στην περίπτωση αυτή, η πυκνότητα ενέργειας του ηλεκτρικού πεδίου παραπάνω. Η αξία του μπορεί να βρεθεί αθροίζοντας που λαμβάνονται για κάθε ζεύγος στοιχείων.

Τώρα πίσω στο θέμα της επιλογής της αναφοράς που αναφέρονται στην αρχή αυτού του άρθρου. Έτσι, από τους τύπους, προκύπτει ότι, αν ο υπολογισμός γίνεται σε σχέση με αυθαίρετες μονάδες, η απόσταση από τα τέλη που τείνει στο άπειρο, το αποτέλεσμα είναι η αξία της εργασίας, η οποία έχει κάνει το πεδίο, διαφορετικά φορτία από το άλλο σε άπειρη απόσταση. Αλλά αν αυτό είναι απαραίτητο να γνωρίζουμε την αξία της εργασίας πεδίου που δαπανήθηκαν σε μια σχετικά μικρή κίνηση των τελών τους, το σημείο αναφοράς μπορεί να επιλεγεί είτε, εφόσον ο υπολογισμός αξίας που προκύπτει είναι ανεξάρτητη από την επιλογή του σημείου αναφοράς.

Εδώ είναι ένα παράδειγμα, δεδομένου ότι μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε πρακτικούς υπολογισμούς. Για παράδειγμα, υπάρχουν τρία του τέλους, η χωρική διαμόρφωση του οποίου είναι ένα τρίγωνο. Απόσταση (r) μεταξύ q1, q2 και q3 είναι ίσες.

Υπολογίζουμε τη δυνατότητα:

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

Μπορούμε τώρα να καθοριστεί η ενέργεια αλληλεπίδρασης χρεώνει τον εαυτό τους:

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

Αυτή είναι η δουλειά που θα γίνει κατά τη μετακίνηση σε άπειρη απόσταση.

Εάν η μετατόπιση και των τριών προέρχεται από το κοινό κέντρο της το ίδιο ποσό, το τρίγωνο που σχηματίζεται με πλευρές r1 (έναντι του προηγούμενου r).

Καθορίστε την ενέργεια:

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

Σε αυτή την περίπτωση, μπορούμε να μιλήσουμε για τη μείωση της συνολικής ενεργειακής αξίας του όλου συστήματος των τριών τελών. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι εάν η τιμή του R1 (r) τείνει προς το άπειρο, η αρχική ενέργεια και το έργο που παράγεται είναι ίσες.

Περιπλέκουν το έργο, και αφαιρέστε από το σύστημα μια τυχαία χρέωση. Το αποτέλεσμα είναι μια κλασική περίπτωση δύο κατηγορίες βρίσκονται σε απόσταση r.

Η ενέργεια ενός τέτοιου συστήματος είναι ίση με:

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

Ένα κουτί θα κάνει τη δουλειά για το ίδιο το κίνημα, το οποίο είναι αριθμητικά ίση με:

Α = 2 * ((q * q) / 4 * Pi * E0 * r).

Στη συνέχεια, τα πάντα απλά: αφαίρεση περαιτέρω επιβάρυνση θα έχει ως αποτέλεσμα ότι η συνολική ενέργεια είναι ίση με μηδέν (καμία κάθαρση). Σε αυτή την περίπτωση, το έργο και το πεδίο της αριθμητικά ισοφάρισε. Με άλλα λόγια, η αρχική ενέργεια μετατρέπεται πλήρως σε εργασία.

Υπολογισμοί που σχετίζονται με τον προσδιορισμό της ενέργειας για το ηλεκτρικό πεδίο χρησιμοποιείται γενικά για την επιλογή των πυκνωτών. Μετά από κάθε τέτοια συσκευή αποτελείται από δύο πλάκες που χωρίζονται από μία απόσταση r, σε καθένα από τα οποία το φορτίο είναι συμπυκνωμένο.