4 (Лунёва), страница 2
Описание файла
Файл "4" внутри архива находится в папке "Лунёва". PDF-файл из архива "Лунёва", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "физика" из 3 семестр, которые можно найти в файловом архиве МГТУ им. Н.Э.Баумана. Не смотря на прямую связь этого архива с МГТУ им. Н.Э.Баумана, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "лекции и семинары", в предмете "физика" в общих файлах.
Просмотр PDF-файла онлайн
Текст 2 страницы из PDF
Энергия заряженного конденсатораW E2CU 2 0 S2E d 0 S d .22d2Объѐм пространства между пластинами конденсатора V S d . Так как поле между пластинами рассматриваем как однородное, то единица объѐма этого поля обладает энергиейwW 0 E 2W. Эта величина w называется объѐмной плотностью энергии.V2VВ случае, когда поле не является однородным, объѐмная плотность энергии w dW.dV В веществе объѐмная плотность энергии электрического поля E,D .w2ε 0 E 2D2В случае однородного изотропного диэлектрика D 0 E , поэтому w .22ε 0 E,D0 E,EE,P Т.к.
D 0 E P , то w , где222 0 E,EE ,P- энергия электрического поля в вакууме,- энергия поляризации вещества.22 Пример. Рассмотрим заряженную тонкостенную сферу радиуса R. Так как одноимѐнные зарядына сфере отталкиваются, то силы отталкивания стремятся растянуть поверхность сферы. Можносчитать, что изнутри сферы на стенки действует дополнительное давление р, распирающеесферу и вызванное наличием электрического заряда на поверхности. Найдѐм р.Напряжѐнность поля внутри сферы равна нулю, поэтому объѐмная плотность энергииэлектрического поля w отлична от нуля только снаружи сферы.При небольшом увеличении радиуса сферы на dR еѐ объѐм увеличится, при этом в тойчасти окружающего пространства, которая попала внутрь сферы, объѐмная плотность энергиистанет равной нулю.
Следовательно, изменение энергии поля снаружи будет равноdW wdV wSdR , где S – площадь поверхности. Но при расширении сферы силы давлениявнутри сферы совершат работу A pSdR . Так как A dW , то pSdR wSdR , откуда p w .6Семестр 3. Лекция4.Пример. Найдем силы, действующие на пластины в заряженном плоском конденсаторе, отключѐнном от источника питания.Пластины заряжены разноимѐнно, поэтому они притягиваются.
Предположим, что пластинысблизились на малую величину x. Тогда объѐм конденсатора уменьшился на величину dV = xS,поэтому энергия конденсатора уменьшилась на dW = wdV. Силы притяжения совершат работуA = Fx. Так как A = dW, то Fx = wxS. Поэтому величина силы равна F = wS. Дополнительное давление, которое создают эти силы, равно p F w .SПриведѐнные примеры показывают, что на тела, находящиеся в электрическом поле,действуют силы, вызывающие дополнительное давление, равное объѐмной плотности энергии.Давление, вызванное наличием электрического поля, равно объѐмной плотности энергии.Силы, действующие на тела со стороны какого-то поля, называются пондемоторными.7.