Mavzu: Elektr maydoni energiyasi

Nukus konchilik instituti Fan: fizika Mavzu: Elektr maydoni energiyasi 1.b.tja guruh talabasi meretdurdiyev siyaxat

Reja:

1.Zaryadlangan kondensator energiyasi
2.Dielektrik
Zaryadlangan kondensatorning energiyasi plitalar orasidagi bo'shliqdagi elektr maydonini tavsiflovchi miqdorlarda ifodalanishi mumkin. Buni tekis kondansatör uchun qilamiz. Imkoniyatni Wn = CU²/2 formulasiga o'rniga qo'yish.
Sd. Xususiy U/d oraliqdagi maydon kuchiga teng; mahsulot Sd - maydon egallagan V hajmi. Demak,
Wn = q²/2C formulasi kondansatör energiyasini uning plitalaridagi zaryad bilan, formula maydon kuchi bilan bog'laydi. Savolni qo'yish mantiqan to'g'ri: energiya qayerda lokalizatsiya qilingan (ya'ni to'plangan), energiya tashuvchisi nima - zaryad yoki maydon? Vaqt o'tishi bilan doimiy bo'lgan sobit zaryadlar sohalarini o'rganadigan elektrostatika doirasida bu savolga javob berish mumkin emas. Doimiy maydonlar va ularga sabab bo'lgan zaryadlar bir-biridan alohida mavjud bo'lolmaydi. Biroq, vaqt o'zgaruvchan maydonlar ularni qo'zg'atuvchi va elektromagnit to'lqinlar shaklida fazoda tarqaladigan zaryadlardan mustaqil ravishda mavjud bo'lishi mumkin. Tajriba shuni ko'rsatadiki, elektromagnit to'lqinlar energiya olib yuradi. Xususan, Yerda hayot mavjud bo'lgan energiya Quyoshdan elektromagnit to'lqinlar orqali etkazib beriladi; radio qabul qiluvchining ovozini chiqaradigan energiya elektromagnit to'lqinlar orqali uzatuvchi stantsiyadan uzatiladi va hokazo. Bu faktlar bizni energiya tashuvchisi maydon ekanligini tan olishga majbur qiladi.
Agar maydon bir hil bo'lsa (bu tekis kondensatorda bo'lsa), undagi energiya doimiy zichlik bilan kosmosda taqsimlanadi va maydon egallagan hajmga bo'lingan maydon energiyasiga teng. Formuladan kelib chiqadiki, o'tkazuvchanlikka ega muhitda yaratilgan E kuch maydonining energiya zichligi ê ga teng.
munosabatni hisobga olgan holda, formula bo'lishi mumkin
Izotrop dielektrikda E va D vektorlarning yo'nalishlari mos keladi. Shuning uchun energiya zichligi formulasi shakl berilishi mumkin
Ushbu formuladagi D ni uning qiymati (2.18) bilan almashtirib, quyidagi ifodani olamiz:
Bu ifodadagi birinchi atama vakuumdagi maydon energiyasi zichligi E bilan mos keladi. Ikkinchi atama, biz hozir isbotlaganimizdek, dielektrikning qutblanishiga sarflangan energiyadir.
Dielektrikning qutblanishi shundan iboratki, molekulalarni tashkil etuvchi zaryadlar elektr maydoni ta'sirida o'z joylaridan siljiydi E. Dielektrikning birlik hajmiga hisoblangan, zaryadlarni siljitish uchun sarflangan ish dri qiymatlari bo'yicha
(oddiylik uchun biz maydon bir hil deb hisoblaymiz). formula bo'yicha yig'indi Sv=19ir; birlik hajmdagi dipol momentiga, ya'ni dielektrikning P polarizatsiyasiga teng. Binobarin,
P vektor E vektoriga P = munosabati bilan bog'langan (qarang (2.5)). Demak, dP = keo dE. Ushbu qiymatni dP B (4.13) o'rniga qo'yib, biz ifodani olamiz
Nihoyat, integrallashdan keyin dielektrikning birlik hajmining qutblanishiga sarflangan ish uchun ifoda topamiz.
formulaning ikkinchi hadi bilan mos keladi. Shunday qilib, iboralar ε0E2/2 maydonning haqiqiy energiyasidan tashqari, dielektrikni qutblanish uchun maydon yaratish uchun sarflangan EP/2 energiyasini ham o'z ichiga oladi.
Har bir nuqtadagi maydon energiyasi zichligini bilib, istalgan hajmdagi maydon energiyasini topish mumkin V. Buning uchun integralni hisoblang.
Misol tariqasida, bir hil cheksiz dielektrikga joylashtirilgan R radiusli zaryadlangan o'tkazuvchi sharning maydoni energiyasini hisoblaylik. Bu holda maydon kuchi faqat m ning funktsiyasidir:
Keling, to'pni o'rab turgan bo'shliqni dr qalinlikdagi konsentrik sharsimon qatlamlarga ajratamiz. Qatlamning hajmi dV = : 4πr2 dr. U energiyani o'z ichiga oladi
Maydon energiyasi
4 π ε0 ε R - to'pning sig'imi). Biz olgan ibora C sig'imga ega bo'lgan va zaryadi q bo'lgan o'tkazgich energiyasining ifodasi bilan mos keladi.