Энергия электрического поля
В электрическом поле всегда запасена энергия. Она соответствует работе, затрачиваемой на создание поля (на разделение зарядов), и вновь превращается в работу, когда поле исчезает.
Предположим, что в процессе зарядки ток I остается постоянным, а мгновенное напряжение u(t) линейно зависит от времени. Предположим далее, что напряжение в процессе зарядки увеличивается от 0 до U.
Если
| W | энергия заряженного конденсатора, | Дж |
|---|---|---|
| C | емкость конденсатора, | Ф |
| U | напряжение между пластинами конденсатора, | В |
то энергия электрического поля в заряженном конденсаторе определяется выражением
\[ W = \int_{0}^{t} u(t)I dt \]
или окончательно
\[ W = \frac{UIt}{2} = \frac{UQ}{2} \]
так как
\[ Q = CU \]
имеем
\[ W = \frac{СU^2}{2} = \frac{Q^2}{2C} \]
Формула 4 справедлива для электрического поля любой конфигурации.
Энергия электрического поля плоского конденсатора
Если
| S | площадь пластин конденсатора, | метр2 |
|---|---|---|
| E | напряженность электрического поля, | В/м |
| U | напряжение между пластинами, | В |
| d | расстояние между пластинами, | метр |
то
Полагая что
\[ С = ε_a \frac{S}{d} \]
и
\[ U = Ed \]
энергия электрического поля плоского конденсатора
\[ W = \frac{ε_a E^2 Sd}{2} \]
или
\[ W = \frac{1}{2} ε_a \frac{ U^2 S }{d} \]
Найти энергию электрического поля плоского конденсатора
Энергия электрического поля |
стр. 641 |
|---|
