Физика 3 семестр / новая папка / Помощь к экзамену / phis_otvets / 12
.doc12.Энергия уединенного проводника и конденсатора. Вывод формулы W эл.поля, эл-кого поля. Закон сохранения энергии поля.
Сообщение проводнику электрического заряда связано с совершением работы по преодолению кулоновских сил отталкивания между одноименными зарядами. Эта работа идет на увеличение электрической энергии заряженного проводника. Элементарная работа A', совершаемая внешними силами при перенесении малого заряда dq из бесконечности на уединенный проводник, равна
где С и — электроемкость проводника и его потенциал, начало отсчета которого выбрано в бесконечно удаленной точке.
Работа, совершаемая при увеличении потенциала проводника от 0 до ср, т. е. при сообщении проводнику заряда q=C(p, равна
Следовательно, электрическая энергия заряженного уединённого проводника
2. Аналогично можно найти энергию заряженного конденсатора. Если q — заряд конденсатора, a Aip=(pi—(p^ —разность потенциалов положительно и отрицательно заряженных его обкладок 7 и 2, то для переноса малого заряда dq с обкладки 2 на обкладку I внешние силы должны совершить работу
где С — электроемкость конденсатора. Работа внешних сил при увеличении заряда
конденсатора от 0 до q равна
Соответственно электрическая энергия заряженного конденсатора
З-н сохранен. энергии
Б удем считать, как это обычно бывает, что в рассматриваемых процессах температура системы поддерживается постоянной, а изменение плотности диэлектриков и теплота, выделяющаяся или поглощающаяся в них при изменении вх поляризован-ности, пренебрежимо малы. В таком случае можно считать, что dU=0 и Q== —Q д-л, т. е. что от системы отводится только теплота Джоуля — Ленца, которая выделяется электрическими токами, связанными с перераспределением зарядов в проводниках системы. Подставив эти значения dQ и Q в уравнение (17.17), получим выражение закона сохранения энергии: