Tenaga medan elektrik

Bercakap tentang apa yang tenaga medan elektrik, ia adalah perlu untuk menunjukkan bahawa ia adalah parameter penting. Walaupun istilah "tenaga" itu sendiri adalah agak biasa dan, pada pandangan pertama, jelas, dalam kes ini, anda perlu pemahaman yang baik tentang apa yang dipertaruhkan. Sebagai contoh, seperti yang diketahui, tenaga medan elektrik boleh diukur di mana-mana sewenang-wenangnya paras, konvensional diambil sebagai asal (iaitu, sifar). Walaupun ini memberikan beberapa fleksibiliti dalam penyediaan pengiraan, kesilapan boleh membawa kepada kuasa pengkomputeran yang sangat berbeza. Pada masa ini kami akan menjelaskan kemudian, dengan menggunakan formula.

Tenaga medan elektrik secara langsung berkaitan dengan interaksi antara dua atau lebih caj mata. Pertimbangkan kes dua pertuduhan - q1 dan q2. Tenaga keupayaan bagi medan elektrik (dalam kes ini - elektrostatik) ditakrifkan sebagai:

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

mana E0 - ketegangan, r - Jarak antara caj, Pi - 3,141.

Sejak medan pertama bertindak ke atas kedua (dan sebaliknya), kemudian bidang ini menentukan potensi. Bagi pertuduhan pertama mempunyai kesan ke atas kedua:

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

Dalam formula ini (ditandakan dengan 1), terdapat dua nilai baru - Fi1 dan Fi2. Kami mengira mereka.

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

sewajarnya:

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

Sekarang perkara penting yang pertama adalah formula "1" mengandungi dua penggal (q * Fi), sebenarnya mewakili tenaga interaksi dan caj faktor 0.5. Walau bagaimanapun, tenaga medan elektrik - ia bukan sebahagian daripada mana-mana pertuduhan, oleh itu, untuk mengambil kira ciri-ciri ini, ia adalah perlu untuk memperkenalkan pembetulan, "0.5".

Seperti yang telah disebutkan, interaksi ada di antara satu sama lain beberapa pertuduhan (tidak semestinya hanya dua). Dalam kes ini, ketumpatan tenaga medan elektrik di atas. nilai boleh didapati dengan menjumlahkan diperolehi untuk setiap pasangan data.

Sekarang balik kepada isu pilihan rujukan yang disebut pada awal artikel ini. Oleh itu, dari formula, ia mengikuti bahawa jika pengiraan dijalankan berkenaan dengan mata sewenang-wenangnya, jarak dari caj-caj yang cenderung untuk infiniti, hasilnya adalah nilai kerja, yang telah membuat padang, caj berbeza antara satu sama lain pada jarak yang tidak terhad. Tetapi jika ia adalah perlu untuk tahu nilai kerja lapangan yang dibelanjakan dalam satu pergerakan yang agak kecil caj diri mereka sendiri, titik rujukan boleh dipilih sama ada, kerana banyak nilai yang terhasil adalah bebas daripada pilihan titik rujukan.

Berikut adalah contoh, kerana ia boleh digunakan dalam pengiraan praktikal. Sebagai contoh, terdapat tiga pertuduhan itu, konfigurasi ruang yang segi tiga. Jarak (r) di antara q1, q2 dan q3 adalah sama.

Kami mengira potensi:

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

Kami kini boleh menentukan caj tenaga interaksi diri mereka sendiri:

W0 = 3 * ((q * q) / 4 * 3,141 * E0 * r).

Ini adalah kerja-kerja yang akan dibuat apabila berpindah ke jarak yang tidak terhad.

Jika anjakan ketiga-tiga berasal dari pusat bersama jumlah yang sama, segi tiga yang dibentuk dengan sisi r1 (terhadap r sebelumnya).

Menentukan tenaga:

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

Dalam kes ini, kita boleh bercakap tentang mengurangkan jumlah nilai tenaga keseluruhan sistem tiga pertuduhan. Ia harus diperhatikan bahawa jika nilai r1 (r) cenderung untuk infiniti, tenaga awal dan kerja yang dihasilkan adalah sama.

Merumitkan tugas, dan keluarkan dari sistem caj rawak. Hasilnya adalah kes klasik dua pertuduhan terletak pada jarak r.

Tenaga sistem tersebut adalah sama dengan:

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

Satu kotak akan melakukan kerja-kerja ke atas pergerakan itu sendiri, yang adalah sama nilainya dengan:

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

Maka segala-galanya hanya: mengeluarkan caj lain akan menyebabkan jumlah tenaga adalah sama dengan sifar (tiada pelepasan). Dalam kes ini, kerja-kerja dan bidang berangka menyamakan kedudukan. Dalam erti kata lain, tenaga asal sepenuhnya ditukar kepada kerja.

Pengiraan yang berkaitan dengan penentuan tenaga untuk medan elektrik biasanya digunakan untuk pemilihan kapasitor. Selepas setiap peranti itu terdiri daripada dua plat yang dipisahkan oleh jarak r, di mana setiap satu pertuduhan adalah pekat.