Енергія електромагнітного поля

  1. Робота електричного поля по переміщенню заряду
  2. Потужність електричного струму в ланцюзі
  3. Енергія електричного і магнітного полів
  4. Потоки енергії електромагнітного поля

Енергія електромагнітного поля - енергія , Укладена в електромагнітному полі . [Джерело? ] Сюди ж відносяться окремі випадки чистого електричного і чистого магнітного поля .

Робота електричного поля по переміщенню заряду

поняття роботи поняття роботи   електричного поля   по переміщенню заряду   вводиться в повній відповідності з визначенням механічної роботи: електричного поля по переміщенню заряду вводиться в повній відповідності з визначенням механічної роботи:

поняття роботи   електричного поля   по переміщенню заряду   вводиться в повній відповідності з визначенням механічної роботи:

де де   -   різниця потенціалів   (Також вживається термін   напруга   ) - різниця потенціалів (Також вживається термін напруга ).

У багатьох задачах розглядається безперервний перенесення заряду протягом деякого часу між точками із заданою різницею потенціалів У багатьох задачах розглядається безперервний перенесення заряду протягом деякого часу між точками із заданою різницею потенціалів   , В такому випадку формулу для роботи слід переписати таким чином: , В такому випадку формулу для роботи слід переписати таким чином:

де де   -   сила струму - сила струму .

Потужність електричного струму в ланцюзі

потужність потужність   електричного струму   для ділянки кола визначається звичайним чином, як похідна від роботи   за часом, тобто виразом: електричного струму для ділянки кола визначається звичайним чином, як похідна від роботи за часом, тобто виразом:

потужність   електричного струму   для ділянки кола визначається звичайним чином, як похідна від роботи   за часом, тобто виразом:

Це найбільш загальне вираження для потужності в електричному ланцюзі.

З урахуванням закону Ома

електричну потужність, що виділяється на опорі електричну потужність, що виділяється на   опорі   , Можна висловити як через   струм , Можна висловити як через струм

електричну потужність, що виділяється на   опорі   , Можна висловити як через   струм

,

так і через напруга :

Відповідно, робота (виділилася теплота ) Є інтегралом потужності за часом:

Відповідно, робота (виділилася   теплота   ) Є інтегралом потужності за часом:

Енергія електричного і магнітного полів

Для електричного і магнітного полів їх енергія пропорційна квадрату напруженості поля. 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 кінцевого електрона складає одну з теоретичних проблем класичної електродинаміки. Замість нього у фізиці зазвичай використовують поняття щільності енергії електромагнітного поля (в певній точці простору). Загальна енергія поля дорівнює інтегралу густини енергії по всьому простору.

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

В системі СІ :

В системі   СІ   :

У вакуумі (а також в речовині при розгляді мікрополів):

У вакуумі (а також в речовині при розгляді мікрополів):

де E - напруженість електричного поля , B - магнітна індукція , D - електрична індукція , H - напруженість магнітного поля , З - швидкість світла , де E -   напруженість електричного поля   , B -   магнітна індукція   , D -   електрична індукція   , H -   напруженість магнітного поля   , З -   швидкість світла   ,   -   електрична постійна   і   - магнітна постійна - електрична постійна і - магнітна постійна. Іноді для констант і - використовують терміни діелектрична проникність і магнітна проникність вакууму, - які є вкрай невдалими, і зараз майже не вживаються.

Потоки енергії електромагнітного поля

Для електромагнітної хвилі щільність потоку енергії визначається вектором Пойнтінга S (в російській науковій традиції - вектор Умова - Пойнтінга).

В системі СІ вектор Пойнтінга дорівнює В системі   СІ   вектор Пойнтінга дорівнює   (Векторному добутку напруженостей електричного і магнітного полів) і спрямований перпендикулярно векторах E і H (Векторному добутку напруженостей електричного і магнітного полів) і спрямований перпендикулярно векторах E і H. Це природним чином узгоджується з властивістю поперечности електромагнітних хвиль.

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

Факт існування потоків енергії в постійних електричних і магнітних полях може виглядати дивно, але не призводить до будь-яких парадоксів; більш того, такі потоки виявляються в експерименті.

Див. також

Джерело?
Навигация сайта
Новости
Реклама
Панель управления
Информация