Электроемкость - физическая величина, численно равная отношению заряда, находящегося на проводнике к его потенциалу С=q/U. Устройство которое позволяет при небольшом потенциале накапливать эл. заряд - конденсатор, состоящий из двух проводников близко расположенных друг к другу, разделенных слоем диэлектрика. Величина эл. емкости конденсатора зависит от формы и размеров обкладок, расстояния между ними диэлектрических свойств среды, заполняющей пространство между обкладками. Емкость плоского конденсатора
С=ee0S/d, площадь пластины, d–расстояние между обкладками.
Энергии заряженного проводника
Пусть имеется проводник, обладающий зарядом q, имеющий потенциал j. Емкость равна С=q/j. Увеличивая заряд проводника на величину элементарного заряда dq и переместив этот заряд в бесконечное будет совершена элементарная работа dА=jdq. Для того, чтобы зарядить проводник надо последовательно переносить из бесконечности на данный проводник «порции» заряда dq совершая элементарную работу dА, следовательно, суммарная работа которую нужно затратить, чтобы зарядить проводник будет равна сумме элементарных работ. A=0∫AdA=0∫qjdq=0∫jjd(cj)=C0∫jdj=Сj2/2, W=Cj2/2=qj/2=q2/(2c). Т.е. энергия заряженного проводника равна работе.
|
|
Энергия заряженного конденсатора
Процесс возникновения зарядов на обкладках конденсатора можно представить так: от одной обкладки отнимается маленькая «порция» заряда dq и перемещается на другую обкладку. Элементарная работа совершаемая при перемещении заряда с одной обкладки на другую равняется произведению заряда на разность потенциалов. A=dq(j1-j2)=qdq, C=q/(j2-j1)=q/Dj. Энергия заряженною конденсатора будет равна суммарной работе, которую необходимо выполнить при переносе заряда с одной обкладки на другую. А=0∫AdA=0∫qqdq/C=½q2/C=½qDj=½CDj2
Энергия электростатического поля. Объемная плотность энергии.
Энергия заряженного конденсатора может быть выражена через величины, характеризующие электрическое поле в зазоре между обкладками. С=ee0S/d W=½CDj2=½ee0SDj2×d/d2= =½ee0VDj2/d2, V- объем электростатического между обкладками конденсатора. Так как в конденсаторе эл. поле однородно, то разность потенциалов Dj, деленная на d равна Dj/d=E Þ W=½ee0EV – энергия электростатического поля. Энергия поля пропорциональна его объему, причем энергия, заключенная в единице объема электростатического поля –
|
Dˉ=ee0H - вектор электрического смещения. Для неоднородного эл. поля w определяется также.