АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Енергія електричного поля в діелектриках

Читайте также:
  1. Вектор електричного зміщення. Диференціальне формулювання теореми Остроградського-Гаусса для поля в діелектриках.
  2. ВИДИ ЕЛЕКТРИЧНИХ ТРАВМ. ПРИЧИНИ ЛЕТАЛЬНИХ НАСЛІДКІВ ВІД ДІЇ ЕЛЕКТРИЧНОГО СТРУМУ
  3. Дефект маси і енергія зв'язку атомних ядер
  4. Дефект маси ядра. Енергія зв’язку ядра. Питома енергія зв’язку
  5. Дія електричного струму на організм людини
  6. Електричне поле в діелектриках
  7. Енергетичні спектри в металах, діелектриках і напівпровідниках
  8. Енергія діелектрика у зовнішньому полі
  9. Енергія і спектри молекул
  10. Енергія та робота річок
  11. Енергія ядерної реакції

 

Знайдемо енергію електричного поля в діелектрику на прикладі плаского конденсатора. Раніше було показано, що для вакуумного конденсатору

,

де заряд пластин вакуумного конденсатора, об’ємна густина енергії у конденсаторі, його об’єм. Як завжди, маючи справу з конденсатором, розглянемо два випадки.

 

. Конденсатор зарядили, від’єднали від джерела живлення, а потім заповнили діелектриком. Позначимо енергію конденсатора без діелектрика , а поле в ньому . Вводячи поняття діелектричної проникності ми переконались, що введення діелектрику у від’єднаний від джерела живлення конденсатор змінює його ємність та поле у діелектрику . Тоді енергія конденсатора з діелектриком

.

Тобто при такому включенні конденсатора його енергія зменшується у разів при введенні діелектрика. Втягування діелектрика у заряджений конденсатор обумовлене саме зменшенням енергії у цьому процесі.

Введемо у явному вигляді напруженість поля у конденсаторі у вираз для енергії.

.

За наявності діелектрика густина енергії у від’єднаному від джерела живленні конденсатора визначається як

.

 

. Конденсатор весь час під’єднаний до джерела живлення. При введенні діелектрика ємність конденсатора змінюється , а поле у діелектрику залишається сталим , оскільки поляризаційний заряд компенсується додатковим зарядом, що поступає від джерела живлення. Енергія у цьому випадку

збільшується у разів при введенні діелектрика. В цьому випадку зменшення енергії конденсатора при втягуванні діелектрика компенсується збільшенням енергії конденсатору за рахунок надходження на його пластини додаткового заряду із джерела живлення.

Знову перейдемо до напруженості електричного поля

.

Бачимо, що вирази для густини енергії однакові для цих двох випадків

.

Оскільки ми отримали цей вираз для густини енергії у найбільш зручному випадку плаского конденсатора, його також можна переписати у вигляді

.

Цей вираз є найбільш загальним та застосовується і для ізотропних речовин, для яких , і для анізотропних кристалів, де внаслідок анізотропії вектори і не паралельні, отже, не паралельні один одному вектори і , а є тензором другого рангу.

Якщо всі наші міркування повторити в системі СІ, отримаємо вираз для густини енергії поля у діелектрику

.

 

 


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |

Поиск по сайту:

Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.007 сек.)