Енергія електричного поля

Припустимо, що є певний обсяг простору, яке «наповнене» електричним полем, тобто є джерело поля і завдяки дальнодействием ми говоримо, що це простір наповнений полем. Зрозуміло, що в вигляді речовини немає ніяких силових ліній поля, це уявні в розумі уявлення, але в цій області простору будь-якої заряд буде реагувати проявом кулонівської сили. Чи можна якось характеризувати цей обсяг простору енергетично? Так як електричне поле є потенційним, то можна говорити про його потенційної енергії.

Припустимо, що вищезазначений обсяг простору – це обсяг V всередині плоского конденсатора, а на обкладинках конденсатора є заряд Q. Різниця потенціалів між обкладинками дорівнює Δφ, тоді ми зможемо обчислити потенційну енергію електричного поля за такою формулою:

Енергія електричного поля вакууму

Ця формула дійсна за умови, що обсяг є фізичним вакуумом, тобто там немає ніяких фізичних частинок. Якщо ж простір об’ємом V буде заповнено речовиною, тоді необхідно ε0 (діелектрична стала) помножити на ε – діелектрична проникність середовища (речовини), яким заповнений обсяг V.

Формула тоді має вигляд:

Енергія електричного поля середовища

Приклад наведено тільки для енергії поля плоского конденсатора, це всього лише один випадок з багатьох, але він дає можливість побачити важливі значущі співвідношення. Наприклад, з формули можна дізнатися, що один літр об’єму (10-3 м3) при напрузі (різниці потенціалів) в 107 Вольт здатний запасти лише незначна кількість енергії, всього лише 0,44 джоулів. Це значення для вакууму, але є такі речовини, які мають діелектричну проникність у багато разів більше одиниці. Для води це значення дорівнює 81, а для титанату барію може доходити до 10000. Відповідно в стільки ж разів збільшується запасені енергія.

...
ПОДІЛИТИСЯ: