Електрична енергія

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.

Електромагні́тна ене́ргія, електрична енергія — термін, під яким мається на увазі енергія, наявна в електромагнітному полі. Сюди ж відносяться окремі випадки чистого електричного поля і чистого магнітного поля. Ця енергія рівна механічній роботі, здійснюваній при переміщенні зарядів та провідників у електричному і магнітному полях.

Зміст

1 Робота електричного поля при переміщенні заряду
2 Потужність електричного струму в колі
3 Енергія електричного і магнітного полів
4 Потоки енергії електромагнітного поля
5 Дивіться також

[ред.] Робота електричного поля при переміщенні заряду

Поняття роботи $A$ електричного поля $E$ при переміщенні заряду $Q$ вводиться в повній відповідності з визначенням механічної роботи:

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

де $U = \int E\, dx$ — різниця потенціалів (також уживається термін напруга)

У багатьох завданнях розглядається безперервне перенесення заряду протягом деякого часу між точками із заданою різницею потенціалів $U (t)$ , у такому разі формулу для роботи слід переписати таким чином:

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

де $I(t) = {dQ \over dt}$ — сила струму

[ред.] Потужність електричного струму в колі

Потужність $W$ електричного струму для ділянки кола визначається звичайним способом, як похідна від роботи $A$ за часом, тобто виразом:

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

— це найзагальніший вираз для потужності в електричному колі.

З врахуванням закону Ома : $U = I \cdot R$

Електричну потужність, що виділяється на опорі $R$ можна виразити як через струм: $W = I(t)^2 \cdot R$ ,

так і через напругу: $W = {{U(t)^2 } \over R}$

Відповідно, робота (виділена теплота) є інтегралом потужності за часом:

$A = \int W(t)\, dt = \int I(t)^2 \cdot R\, dt = \int {{U(t)^2 } \over R}\, dt$

[ред.] Енергія електричного і магнітного полів

Для електричного і магнітного полів їх енергія пропорційна квадрату напруженості поля. Слід зазначити, що, строго кажучи, термін енергія електромагнітного поля є не цілком коректним. Обчислення повної енергії електричного поля навіть одного електрона приводить до значення рівного нескінченності, оскільки відповідний інтеграл (див. нижче) розходиться. Нескінченна енергія поля цілком скінченного електрона складає одну з теоретичних проблем класичної електродинаміки. Замість нього у фізиці зазвичай використовують поняття густини енергії електромагнітного поля (у певній точці простору). Загальна енергія поля дорівнює інтегралу густини енергії по всьому простору.

Густина енергії електромагнітного поля є сумою густин енергій електричного і магнітного полів.

У системі СІ для вакууму:

$u = {\varepsilon _0 E^2 \over 2} + {\mu _0 H^2 \over {2}}$

де E — напруженість електричного поля, H — напруженість магнітного поля, $\varepsilon _0$ — електрична стала, і $\! \mu_0$ — магнітна стала.

[ред.] Потоки енергії електромагнітного поля

Для електромагнітної хвилі густина потоку енергії визначається вектором Пойнтінга (вектором Умова) S.

В системі СІ вектор Пойнтінга дорівнює:

$\mathbf S = \mathbf E \times \mathbf H$ ,

— векторному добутку напруженостей електричного і магнітного полів, і направлений перпендикулярно до векторів E і H. Це природним чином узгоджується з властивістю поперечності електромагнітних хвиль.

Разом з тим, формула для густини потоку енергії може бути узагальнена для випадку стаціонарних електричних і магнітних полів, і має абсолютно той же вигляд:

$\mathbf S = \mathbf E \times \mathbf H$ .

Сам факт існування потоків енергії в постійних електричних і магнітних полях, на перший погляд, виглядає дуже дивним, але це не приводить до будь-яких парадоксів; більш того, такі потоки можуть бути виявлені експериментально.

[ред.] Дивіться також

Це незавершена стаття з фізики.
Ви можете допомогти проекту, виправивши або дописавши її.

Електрична енергія

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.

Зміст

[ред.] Робота електричного поля при переміщенні заряду

[ред.] Потужність електричного струму в колі

[ред.] Енергія електричного і магнітного полів

[ред.] Потоки енергії електромагнітного поля

[ред.] Дивіться також

Перегляди

Особисті інструменти

Навігація

Участь

Пошук

Панель інструментів

Іншими мовами