Енергія електричного поля

Згідно з теорією близькодії вся енергія взаємодії заряджених тіл сконцентрована в електричному полі цих тіл. Отже енергія може бути виражена через основну  характеристику поля – напруженість.

 

устина енергії - енергія речовини або поля віднесена до одиниці об'єму.

Густина енергії полів

Густина енергії часто використовується для характеристики електричного і магнітного полів. Для електричного поля у вакуумі густина енергії дорівнює

в системі СГС, або

в системі СІ. Тут w - густина енергії, - напруженість електричного поля, - електрична стала.

Густина енергії магнітного поля у вакуумі дорівнює

,

в системі СГС, або

в системі СІ. Тут - вектор магнітної індукції, μ₀ - магнітна стала.

6.Ємність. Конденсатори

Електрична ємність провідника С чисельно дорівнює заряду, надання якого провіднику збільшує потенціал будь-якої його точки на 1 вольт:

Для будь-яких двох провідників:   ,де φ₁ – φ₂ різницяпотенціалів  цих провідників. [C] = Ф (фарад) = 1 Кл/В. 1Ф – дуже велика ємність. На практиці користуються частинами фарада: мкФ = 10 ^-6Ф, пФ = 10 ^-12Ф.

    Для одержання великої ємності треба до даного провідника наблизити другий провідник, а між ними ввести диелектрик; така система при зарядці накопичить великий заряд. Це пояснюється накладанням на поле данного провідника поля, наведеного у другому провіднику, і поля поляризованого діелектрик. При цьому потенціал системи, що заряджається ( а отже й надання системі нових порцій заряду), зменшується порівняно з випадком зарядки поодинокого провідника, тобто відбувається збільшення ємності.

 

 

7. Зв’язок між силовою і енергетичною характеристиками електричного поля

Зв`язок між напругою і напруженістю

 

Нехай заряд q рухається в напрямі напруженості однорідного поля Е з точки 1 у точку  2, розміщену на відстані  Δd  від точки 1. Електростатичне поле виконує роботу:

   

А= qЕ Δd.

 

Цю роботу можна виразити через різницю потенціалів у точках 1 та 2:

                                                   А = q(φ₁ – φ₂) = qU.

Прирівнявши вирази для роботи, визначимо модуль вектора напруженості поля:

  (1)

 

Ця формулапоказує: чим менше змінюється потенціал на відстані Δd, тим менша напруженість електростатичного поля; якщо потенціал не змінюється зовсім, то напруженість поля дорівнює нулю.

    Оскільки під час  переміщення додатного заряду в напрямі вектора напруженості Е електростатичне поле виконує додатну роботу

  А = q(φ₁ – φ₂), то потенціал φ₁ більший за потенціал φ₂. Отже, напруженість електростатичного поля напрямлена в бік зміщення потенціалу.

   Одиницю напруженості електричного поля в одиницях СІ встановлюють використовуючи формулу (1).

Напруженість електричного поля дорівнює одиниці, якщо різниця потенціалів між двома точками на відстані 1 м в однорідному полі дорівнює 1 В.  Цю одиницю називають вольт на метр (В/м).

1В/м =( Дж/Кл) ^. (1/м) = 1(Н ^. м/Кл) ^. (1/м) = 1Н/Кл.

Еквіпотенціальні поверхні – це поверхні однакового потенціалу.

 

Еквіпотенціалні поверхні однорідного поля

 

Еквіпотенціальні поверхні точкового заряду

8. постійний електричний струм. Сила струму