9. Енергія зарядженого відокремленого провідника. Енергія зарядженого конденсатора.
Енергія зарядженого відокремленого провідника
Нехай відокремлений провідник має ємність С, потенціал φ, заряд q. Збільшимо заряд на dq. Для цього dq треба перенести з нескінченності на поверхню відокремленого провідника, виконавши роботу
.
Щоб зарядити відокремлений провідник від нульового потенціалу до φ, треба виконати роботу
(36)
Енергія зарядженого відокремленого провідника Wел дорівнює роботі, яку треба виконати, щоб зарядити цей провідник. Отже,
(37)
Енергія зарядженого конденсатора
При заряджанні конденсатора робота витрачається на перенесення зарядів з однієї обкладки на іншу. Аналогічно до попереднього пункту
(38)
10. Енергія однорідного електростатичного поля. Об’ємна густина енергії електростатичного поля.
Енергія однорідного електростатичного поля
У формулу
підставимо значення ємності плоского
конденсатора
і врахуємо, що
.
Отримаємо:
.
Але
-
об’єм поля. Отже
(39)
Але
Тоді
(40)
Об’ємна густина енергії електростатичного поля
(41)
показує енергію одиниці об’єму електростатичного поля.
Контрольні запитання
1. Сформулюйте закон Кулона.
2. Охарактеризуйте кулонівські сили.
3. Чому дорівнює електрична стала.
4.Дайте означення напруженості електричного поля та одиницю його вимірювання.
5. Що ми розуміємо під поняттям „електричне поле”?
6. Що називають силовими лініями?
7. Охарактеризуйте особливості силових ліній.
8. Запишіть формулу напруженості точкового заряду та охарактеризуйте її.
9. У чому полягає принцип суперпозиції полів?
10. Як визначити роботу електричного поля?
11. Що називається потенціалом поля в даній точці та яка одиниця його вимірювання?
12.. Чому дорівнює потенціал поля, створеного точковим зарядом?
13. Дайте означення різниці потенціалів та одиниці її виміру?
14. Покажіть, що напруженість є градієнтом потенціалу.
15. Введіть поняття потоку вектора напруженості.
16. Сформулюйте теорему Остроградського-Гаусса.
17. Що являють собою провідники?
18. Опишіть процеси, які відбуваються при поміщенні провідників в електричне поле.
19. Що таке електрична індукція?
20. Що називається відокремленим провідником?
21. Що називають електроємністю відокремленого провідника?
22. Опишіть будову конденсатора. Чому дорівнює його електроємність?
23. Виведіть формулу ємності плоского конденсатора, циліндричного конденсатора, сферичного конденсатора.
24. Чому дорівнює електроємність відокремленого провідника?
25. Виведіть формулу енергії зарядженого конденсатора.
26.Що таке об’ємна густина енергії електричного поля та за якою формулою вона обчислюється?