L-enerġija tal-kamp elettriku

Nitkellmu dwar dak li l-enerġija tal-kamp elettriku, huwa meħtieġ li jiġi rrilevat li huwa parametri importanti. Minkejja l-fatt li t-terminu "enerġija" innifisha hija pjuttost familjari u, fl-ewwel daqqa t'għajn, ovvju, f'dan il-każ, għandek bżonn għarfien tajjeb ta 'dak li huwa fil-periklu. Per eżempju, kif inhu magħruf, l-enerġija tal-kamp elettriku tista 'titkejjel fi kwalunkwe livell tagħha arbitrarja, konvenzjonalment jitqies ta' l-oriġini (jiġifieri, żero). Għalkemm dan jagħti ċerta flessibbiltà fit-tħejjija ta 'kalkoli, żball jista' jwassal għal saħħa informatika differenti ħafna. Bħalissa aħna se tiċċara aktar tard, permezz tal-formula.

L-enerġija tal-kamp elettriku hija direttament relatata mal-interazzjoni ta 'tnejn jew aktar ħlasijiet punt. Ikkunsidra l-każ ta 'żewġ akkużi - q1 u q2. L-enerġija potenzjali tal -kamp elettriku (f'dan il-każ - electrostatics) huwa definit bħala:

W = (1/4 * Pi * E0) / (q1 * q2 / r),

fejn E0 - tensjoni, r - distanza bejn it-tariffi, Pi - 3.141.

Peress li l-ewwel qasam taġixxi fuq it-tieni (u viċi versa), imbagħad f'dawn l-oqsma jiddefinixxu l-potenzjal. L-ewwel ħlas għandha effett fuq it-tieni:

W = 0.5 * (q1 * Fi1 + q2 * Fi2).

F'din il-formula (denotat 1), hemm żewġ valuri ġodda - Fi1 u Fi2. Aħna jikkomputa minnhom.

Fi1 = (1/4 * Pi * E0) / (q2 / r).

Għaldaqstant:

Fi2 = (1/4 * Pi * E0) / (q1 / r).

Issa l-ewwel punt importanti hija l-formula "1" fih żewġ termini (q * Fi), fil-fatt tirrappreżenta l-enerġija interazzjoni u l-ħlas fattur ta '0.5. Madankollu, l-enerġija tal-kamp elettriku - mhuwiex parti minn xi ħlas, għalhekk, sabiex jittieħed kont ta 'din il-karatteristika, huwa neċessarju li tiġi introdotta korrezzjoni, "0.5".

Kif diġà ssemma, l-interazzjoni jkollhom fuq kull diversi ħlasijiet oħra (mhux neċessarjament biss tnejn). F'dan il-każ, id-densità tal-enerġija tal-kamp elettriku ta 'hawn fuq. Il-valur tiegħu tista 'tinstab billi jingħaddu miksub għal kull par ta' data.

Issa lura għall-kwistjoni tal-għażla tal-referenza msemmija fil-bidu ta 'dan l-artikolu. Għalhekk, mill-formulae, isegwi li jekk il-kalkolu jsir fir-rigward tal-punti arbitrarji, id-distanza mill-ħlasijiet li t-tendenza għall-infinit, ir-riżultat huwa l-valur tax-xogħol, li għamlet l-qasam, imposti differenti minn xulxin f'distanza infinita. Imma jekk huwa neċessarju li tkun taf il-valur tax-xogħol qasam ntefqu fil-moviment relattivament żgħir tal-ħlasijiet infushom, il-punt ta 'referenza tista' tintgħażel jew, peress li l-kalkolu tal-valur li tirriżulta hija indipendenti mill-għażla tal-punt ta 'referenza.

Hawn hu eżempju, peress li jista 'jintuża fil-kalkoli prattiċi. Per eżempju, hemm tlieta mill-ħlas, il-konfigurazzjoni spazjali tagħhom huwa ta 'trijanglu. Distanza (r) bejn q1, q2 u q3 huma ugwali.

Aħna jikkalkula l-potenzjal:

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

Aħna issa jistgħu jiddeterminaw tariffi l-enerġija interazzjoni infushom:

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

Dan huwa x-xogħol li se ssir meta jiċċaqilqu għal distanza infinita.

Jekk l-ispostament tat-tlieta huwa derivat miċ-ċentru komuni ta 'l-istess ammont,-trijangolu iffurmat bl ġnub r1 (kontra lr preċedenti).

Iddetermina l-enerġija:

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

F'dan il-każ, nistgħu nitkellmu dwar tnaqqis tal-valur totali tas-sistema kollha ta 'tliet ħlasijiet enerġija. Għandu jiġi nnutat li jekk il-valur tal r1 (r) għandha tendenza li infinity, l-enerġija inizjali u x-xogħol magħmul huma ugwali.

Jikkumplikaw il-kompitu, u neħħi mis-sistema ta 'ħlas każwali. Ir-riżultat huwa każ klassiku ta 'żewġ akkużi li jinsabu fi r-bogħod.

L-enerġija ta 'tali sistema hija ugwali għal:

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

Kaxxa se jagħmlu x-xogħol fuq il-moviment innifsu, li huwa numerikament ugwali għal:

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

Imbagħad kollox sempliċement: tneħħija ħlas ulterjuri se tirriżulta f'dik l-enerġija total huwa ugwali għal żero (l-ebda awtorizzazzjoni). F'dan il-każ, ix-xogħol u l-qasam ta 'numerikament ugwalizzati. Fi kliem ieħor, l-enerġija oriġinali kompletament konvertita xogħol.

Kalkoli relatati mal determinazzjoni tal-enerġija għall-kamp elettriku huwa ġeneralment użat għall-għażla ta 'capacitors. Wara kull mezz bħal jikkonsisti f'żewġ pjanċi separati minn r distanza, li f'kull wieħed minnhom il-ħlas huwa ikkonċentrat.