La energio de la elektra kampo

Parolante pri kio la energio de la elektra kampo, necesas atentigi, ke estas grave parametroj. Malgraŭ tio, ke la termino "energio" mem estas sufiĉe familiara kaj, al unua vido, evidente, en ĉi tiu kazo, vi bezonas bonan komprenon de kio estas en risko. Ekzemple, kiel estas konata, la energio de la elektra kampo povas esti mezurita en iu arbitra nivelan konvencie prenita kiel la origino (te, nulo). Kvankam tio donas iun flekseblecon en la preparado de kalkuloj, eraro povus konduki al tre malsamaj komputivo. Nuntempe ni klarigi poste, uzante la formulo.

La energio de la elektra kampo estas rekte rilatigita kun la interago de du aŭ pli punkto akuzojn. Konsideru la kazon de du akuzojn - Q1 kaj Q2. La potenciala energio de la elektra kampo (en tiu kazo - elektrostatiko) estas difinita kiel:

W = (1/4 * Pi * E0) / (q 1 * q 2 / r),

kie E0 - streĉiĝo, r - distanco inter akuzojn, Pi - 3,141.

Ekde la unua kampo agas sur la dua (kaj inverse), tiam tiuj kampoj difini la potenciales. La unua akuzo havas efikon al la dua:

W = 0,5 * (q 1 * Fi1 + q 2 * Fi2).

En ĉi tiu formulo (skribata 1), estas du novaj valoroj - Fi1 kaj Fi2. Ni kalkulas ili.

Fi1 = (1/4 * Pi * E0) / (q 2 / r).

laŭe:

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

La unua grava punkto estas la formulo "1" enhavas du terminoj (Q * Fi), fakte reprezentas la interago energio kaj zorge faktoro de 0.5. Tamen, la energio de la elektra kampo - ĝi ne estas parto de iu ajn akuzo do al konsideri ĉi tiun funkcion, necesas enkonduki korekto, "0.5".

Kiel dirite, la interago havas sur unu la alian plurajn akuzojn (ne nepre nur du). En ĉi tiu kazo, la energia denseco de la elektra kampo supre. Ĝia valoro povas esti trovita de sumigado akiris por ĉiu paro de datumoj.

Nun reen al la temo de la elekto de la referenco menciis en la komenco de ĉi tiu artikolo. Tiel, de la formuloj, ĝi sekvas ke se la kalkulo estas aranĝita kun respekto al arbitra punktoj, la distanco de la akuzojn kiuj strebas al malfinio, la rezulto estas la valoro de laboro, kiun faris la kampon, malsamaj akuzojn unu de la alia je malfinio distanco. Sed se ĝi estas necesa scii la valoron de la kampo laboro elspezita en relative malgrandan movadon de la postenoj mem, la referencpunkto povas esti elektita ankaŭ ne, ĉar la rezultanta valoro kalkulo estas sendependa de la elekto de la referenca punkto.

Jen ekzemplo, kiel ĝi povas esti uzata en praktika kalkulo. Ekzemple, estas tri de la akuzo, la spaca agordo de kiuj estas triangulo. Distanco (r) inter q 1, q 2 kaj Q3 estas egalaj.

Ni kalkulas la potencialo:

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

Ni povas nun determini la interago energio enspezas mem:

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

Tiu estas la laboro kiu faros al la kopii al malfinia distanco.

Se la movo de ĉiuj tri estas derivita de la komuna centro de la sama kvanto, la triangulo formita per flankoj r1 (kontraŭ la antaŭa r).

Determini la energion:

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

En ĉi tiu kazo, ni povas paroli pri redukto de la tuta energio valoro de la tuta sistemo de tri postenoj. Ni notu, ke se la valoro de r1 (r) strebas al malfinio, la komenca energio kaj la laboro produktita estas egalaj.

Kompliki la taskon, kaj forigi de la sistemo hazarda zorge. La rezulto estas klasika kazo de du akuzojn situas je distanco r.

La energio de tia sistemo estas egala al:

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

Skatolo faros la laboron sur la movado mem, kiu estas ciferece egalaj al:

A = 2 * ((Q * Q) / 4 * Pi * E0 * r).

Tiam ĉio simple: forigo plia akuzo rezultigos ke la tuta energio estas egala al nul (neniu senigo). En ĉi tiu kazo, la laboro kaj la kampo de nombre egaligis. Alivorte, la originala energio tute konvertita en laboro.

Kalkuloj rilataj al determino de la energio por la elektra kampo estas ĝenerale uzita por la selektado de kondensatoroj. Post ĉiu tia aparato konsistas el du platoj apartigitaj per distanco r, en ĉiu el kiuj la akuzo estas koncentrita.