Էլեկտրամագնիսական դաշտի էներգիա

Էլեկտրամագնիսական դաշտի էներգիա, էլեկտամագնիսական դաշտում պարփակված էներգիա։ Մասնավոր դեպքում մաքուր էլեկտրական դաշտի կամ մաքուր մագնիսական դաշտի էներգիա։

Կայծակը ուժեղ էլեկտրական դաշտերից առաջացած օդի էլեկտրական ճեղքումն է և իրենից ներկայացնում է էներգիայի հոսք։ Մթնոլորտի էլեկտրական պոտենցիալ էներգիան փոխակերպվում է ջերմության, լույսի և ձայնի, որոնք էներգիայի այլ ձևեր են։

Լիցքի տեղափոխման վրա էլեկտրական դաշտի կատարած աշխատանք

Էլեկտրական $E$ դաշտի կատարած $A$աշխատանքը $Q$լիցքը տեղափոխելու համար, ներմուծվել է մեխանիկական աշխատանքի սահմանմանը համապատասխան.

$A=\int F(x)dx=\int Q\cdot E(x)dx=Q\cdot U,$

որտեղ $U=\int Edx$ — պոտենցիալների տարբերությունն է (օգտագործվում է նաև լարում տերմինը)։

Շատ խնդիրներում ուսումնասիրվում է որոշակի ժամանակահատվածում լիցքի անընդհատ տեղափոխումը $U(t)$պոտենցիալների տարբերություն ունեցող կետերի միջև։ Այդ դեպքերում աշխատանքը հաշվվում է հետևյալ կերպ.

$A=\int U(t)dQ=\int U(t)I(t)dt,$

որտեղ $I(t)=\frac{dQ}{dt}$ — հոսանքի ուժն է։

Էլեկտրական հոսանքի հզորությունը շղթայում

Էլեկտրական հոսանքի $W$հզորությունը շղթայի տեղամասում որոշվում է սովորական ձևով՝ $A$աշխատանքի ածանցիալը ըստ ժամանակի, այսինքն՝

$W(t)=\frac{dA}{dt}=U(t)\cdot I(t),$

Սա էլեկտրական շղթայում հազորության հաշվման ամենաընդհանուր արտահայտությունն է։

Օհմի օրենքից․

$U=I\cdot R$

Հզորությունը կարելի է հաշվել և՛ հոսանքի ուժի,

$W=I(t{)}^2\cdot R,$

և՛ լարման միջոցով։

$W=\frac{U(t{)}^2}{R}.$

Համապատասխամաբար, աշխատանքը (անջատված ջերմաքանակը) հանդիսանում է հզորության ինտեգրալը ըստ ժամանակի.$A=\int W(t)dt=\int I(t{)}^2\cdot Rdt=\int \frac{U(t{)}^2}{R}dt.$։

Էլեկտրական և մագնիսական դաշտերի էներգիա

Էլեկտրական և մագնիսական դաշտերի էներգիաները համեմատական են նրանց լարվածության քառակուսուն։ Ֆիզիկայում սովորաբար օգտագործում են տարածության տվյալ կետում էլեկտրական դաշտի էներգիայի խտություն հասկացությունը (տարածության որոշակի կետում)։ Դաշտի ընդհանուր էներգիան հավասար է էներգիայի խտության ինտեգրալին ամբողջ տարածքով։

Էլեկտրամագնիսական դաշտի էներգիայի խտությունը հավասար է էլեկտրական և մագնիսական դաշտերի էներգիաների խտությունների գումարին։

ՄՀ համակարգում․

$u=\frac{𝐄\cdot 𝐃}{2}+\frac{𝐁\cdot 𝐇}{2}.$

Վակուումում (ինչպես նաև նյութում միկրոդաշտերի դիտարկման դեպքում)․

$u=\frac{{\epsilon }_0{E}^2}{2}+\frac{B^2}{2{\mu }_0}={\epsilon }_0\frac{E^2+c^2{B}^2}{2}=\frac{E^2/c^2+B^2}{2{\mu }_0},$

որտեղ`

E — էլեկտրական դաշտի լարվածությունն է

B — մագնիսական ինդուկցիան է

D — էլեկտրական ինդուկցիան

H — մագնիսական դաշտի լարվածությունն է

с — լույսի արագություն

${\epsilon }_0$— էլեկտրական հաստատուն

${\mu }_0$— մագնիսական հաստատունը։

ՍԳՎ համակարգում

$u=\frac{𝐄\cdot 𝐃+𝐁\cdot 𝐇}{8\pi }.$։

Էլեկտրամագնիսական դաշտի էներգիան տատանողական կոնտուրում

Էլեկտրամագնիսական դաշտի էներգիան տատանողական կոնտուրում․

$W=\frac{C{U}^2}{2}+\frac{L{I}^2}{2},$

որտեղ՝

Կաղապար:Math — շղթայի էլեկտրական լարվածությունն է

Կաղապար:Math — կոնդենսատորի ունակությունն է

Կաղապար:Math — հոսանքի ուժն է

Կաղապար:Math — կոճի կամ հոսանքակիր կոնտուրի ինդուկտիվությունն է։

Էլեկտրամագնիսական դաշտի էներգիայի հոսքեր

Կաղապար:Հիմնական Էլեկտրամագնիսական աիքի համար էներգիայի հոսքի խտությունը որոշվում է Պոյնտինգի վեկտորով՝ S։

Միավորների ՄՀ համակարգում Պոյնտինգի վեկտորը հավասար է էլեկտրական և մագնիսական դաշտրի վեկտորական արտադրյալին.

$𝐒=𝐄\times 𝐇$

և ուղղված է E և H վեկտորներին ուղղահայաց։ Միևնույն ժամանակ, էներգիայի հոսքի խտության բանաձևը կարող է ընդհանրացվել ստացիոնար էլեկտրական և մագնիսական դաշտերի դեպքում և ունի նույն ձևը.

$𝐒=𝐄\times 𝐇$։

Հաստատուն էլեկտրական և մագնիսական դաշտերում հոսքերի գոյության փաստը կարող է անսովոր թվալ, բայց չի հանգեցնում որևէ պարադոքսի, դեռ ավելին, այդպիսի հոսքերի առկայությունը պարզվել է նաև փորձնկան ճանապարհով։

Տես նաև

• Էկեկտրականություն
• Հզորության գործակից
• Էլեկտրական հոսանքի հաշվիչ