Реферат энергия электрического поля. Плотность энергии поля.

Как используется энергия электрического поля и плотность энергии поля?
Энергия электрического поля и плотность энергии поля используются для расчета энергии системы. Энергия электрического поля используется для расчета электрического потенциала системы, а плотность энергии поля используется для расчета количества энергии, запасенной в поле. Эту информацию можно использовать для расчета полной энергии системы, которая может быть использована для определения поведения системы и того, как она будет реагировать на внешние силы.


ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Основные характеристики электрического поля

Электрическим полем называется область пространства, в которой действуют электрические силы.
Заряд – мера взаимодействия заряженного тела с полем.
Закон Кулона: экспериментально установлено, что заряды одного знака отталкиваются, а заряды разного знака притягиваются. Сила, действующая на точечный заряд 𝑞₁ со стороны точечного заряда 𝑞₂, равна



где 𝑟 – вектор, проведённый из т. 2 в т. 1.

Опытным путем установлено, что если поместить в электрическое поле точечный заряд q, то отношение силы, действующей на этот заряд, к величине заряда не зависит от величины заряда. Следовательно, отношение характеризует поля в некоторой точке называется сила, действующая на единичный заряд:

Силовой линией называется такая линия, в каждой точке которой направление касательной к ней совпадает с направлением напряженности поля в той же точке. Силовые линии электростатического поля не замкнуты, начинаются на положительных зарядах и заканчиваются на отрицательных зарядах, либо уходят в бесконечность или приходят из бесконечности (следует из теоремы Гаусса).

Потенциал. Потенциальный характер электрического поля

Покажем, что электростатическое поле является потенциальным. Пусть электростатическое поле создаётся точечным зарядом Q, то есть

Работа сил поля при перемещении заряда q из точки 1 в точку 2 зависит только от начального и конечного положения этих точек, но не от траектории, соединяющей эти точки:

так как

Следовательно, поле точечного заряда консервативно.

Если электростатическое поле создаётся системой зарядов, то по принципу суперпозиции

где 𝐸𝑖 – поле, создаваемое в данной точке i-м зарядом. Поскольку каждое из полей 𝐸𝑖 консервативно, то и суммарное поле также консервативно.
Заключение
Энергия электрического поля и плотность энергии поля — понятия, важные в физике и используемые для объяснения поведения физических систем. Они связаны друг с другом тем, что оба измеряют энергию, хранящуюся в поле. Энергия электрического поля используется для расчета электрического потенциала системы, а плотность энергии поля используется для расчета энергии, запасенной в поле. Эта информация может быть использована для расчета полной энергии системы и определения поведения системы.