Енергія зарядженого відокремленого провідника. Нехай є відокремлений провід-ник, заряд, ємність і потенціал якого відповідно рівні Q, С, j. Збільшимо заряд цього провідника на dQ. Для цього необхідно перенести заряд dQ з бесконеч-ності на відокремлений провідник, витративши на це роботу, рівну
Щоб зарядити тіло від нульового потенціалу до j, необхідно зробити роботу
Енергія зарядженого провідника дорівнює тій роботі, яку необхідно вдосконалення-шити, щоб зарядити цей провідник:
Формулу (95.3) можна отримати і з того, що потенціал провідника у всіх його точках однаковий, тому що поверхня провідника є еквіпотенційної. Пола-гаю потенціал провідника рівним j, з (95.1) знайдемо
де - заряд провідника.
3. Енергія зарядженого конденсатора. Як всякий заряджений провідник, кондом-Сатор володіє енергією, яка відповідно до формули (95.3) дорівнює
де Q - заряд конденсатора, З - його ємність, Dj - різниця потенціалів між обкладинками конденсатора.
Використовуючи вираз (95.4), можна найтімеханіческую (пондеромоторних) силу, з якою пластини конденсатора притягують один одного. Для цього припустимо, що відстань х між пластинами змінюється, наприклад, на величину dx. Тоді діюча сила здійснює роботу dA = F dx внаслідок зменшення потенційної енергії системи F dx = - dW, звідки
Підставивши в (95.4) вираз (94.3), отримаємо
Виробляючи диференціювання при конкретному значенні енергії (див. (95.5) і (95.6)), знайдемо шукану силу:
де знак мінус вказує, що сила F є силою тяжіння.
4. Енергія електростатичного поля. Перетворимо формулу (95.4), яка має енергію плоского конденсатора за допомогою зарядів і потенціалів, скориставшись-шись виразом для ємності плоского конденсатора (C = e0eS / d) і різниці потенціалів між його обкладинками (Dj = Ed. Тоді
де V = Sd - об'єм конденсатора. Формула (95.7) показує, що енергія кондом-сатора виражається через величину, що характеризує електростатичне поле, - на-напруженість Е.
Густина енергії електростатичного поля (енергія одиниці об'єму)
Вираз (95.8) справедливо тільки дляізотропного діелектрика, для якого виконується співвідношення (88.2): Р = 0Е.
Формули (95.4) і (95.7) відповідно пов'язують енергію конденсатора з зарядом на його обкладках і з напруженістю поля. Виникає, природно, питання про локалізується-ції електростатичного енергії і що є її носієм - заряди чи поле? Відповідь на це питання може дати тільки досвід. Електростатика вивчає постійні в часі поля нерухомих зарядів, т. Е. В ній поля і зумовили їх заряди невіддільні одне від одного. Тому електростатика відповісти на поставлені пи-роси не може. Подальший розвиток теорії і експерименту показало, що змінні в часі електричні і магнітні поля можуть існувати відокремлено, незалежно від порушили їх зарядів, і поширюються в просторі у вигляді електромагнітних хвиль, здатних переносити енергію. Це переконливо підтверджує основ-ве положення теорії близкодействия про те, що енергія локалізована в поле і що носієм енергії є поле.