Енергія зарядженого відокремленого провідника, конденсатора

Енергія зарядженого провідника чисельно дорівнює роботі, яку повинні со-вершити зовнішні сили для його зарядки W = A. При перенесенні заряду dq з нескінченності на провідник відбувається ра-бота dA проти сил електростатичного поля (щодо подолання кулонівських сил отталкі-вання між однойменними зарядами). dA = jdq = Cjdj.

Щоб зарядити тіло від нульового потенціалу до потенціалу j, потрібно ра-бота. Енергія зарядженого провідника дорівнює тій роботі, яку треба зробити, щоб зарядити його:.

Вираз прийнято називати власною енергією зарядженого про-водника.

Збільшення потенціалу j провідника при його зарядці супроводжується зусилля-ням електростатичного поля, зростає напруженість поля. Природно припустити, що власна енергія зарядженого провідника є енергія його електростатичного поля. Перевіримо це припущення на прикладі однорідного поля плоского конденсатора. Повторюючи хід вищенаведеного розрахунку, неважко отримати енергію зарядженого плоского конденсатора,

де Dj - різниця потенціалів його обкладок. Підставами в цю формулу вирази для ємності плоского конденсатора і різниці потенціалів між обкладинками. Тоді для енергії отримаємо. де V = Sd - об'єм електростатичного поля між обкладками конденсатора.

Звідси випливає, що власна енергія зарядженого плоского конденсатора пропорційна V обсягом його поля і на-пря-ності. Отже, необхідно вважати, що електростатичне поле має енергію. Густина енергії електричного поля або енергія одиниці об'єму дорівнює. . Де ж локалізована енергія електростатичного поля і що є її но-си-телем - заряди чи саме поле? Відповідь на це питання може дати тільки досвід. Од-нако електростатика не може відповісти на дане питання, тому що вона вивчає посто-янние в часі поля нерухомих зарядів, тобто в електростатики поля і за-ряди невіддільні одна від одної.

Досліди показали, що змінні в часі електричні поля можуть суще-ствовать відокремлено, незалежно від порушили їх зарядів. Вони поширені-ють-ся в просторі у вигляді хвиль, здатних переносити енергію. Звідси випливає, що енергія локалізована в поле і носієм електричної енергії є поле.

Схожі статті