Falando sobre o que é a energia elétricacampo, você não pode deixar de indicar que esse é o parâmetro mais importante. Apesar do fato de que o próprio termo "energia" é bastante familiar e, à primeira vista, é óbvio, neste caso, é necessário entender bem o que está em jogo. Por exemplo, como é sabido, a energia de um campo elétrico pode ser medida a partir de qualquer nível arbitrário, convencionalmente tomado como origem (ou seja, zero). Embora isso dê alguma flexibilidade na preparação de cálculos, um erro pode levar a cálculos de uma energia completamente diferente. Vamos esclarecer esse ponto um pouco mais tarde, usando a fórmula.
A energia do próprio campo elétricoestá conectado com a interação de duas ou mais cobranças pontuais. Considere um exemplo com duas cobranças - q1 e q2. A energia potencial do campo elétrico (neste caso - eletrostática) é definida como:
W = (1/4 * Pi * E0) / (q1 * q2 / r),
onde E0 é a força, r é a distância entre as cargas, Pi é 3.141.
Uma vez que o campo dos primeiros atua no segundo (e vice-versa), determinamos os potenciais desses campos. A primeira carga afeta o segundo:
W = 0,5 * (q1 * Fi1 + q2 * Fi2).
Nesta fórmula (denotamos isso em 1), existem duas novas quantidades: Fi1 e Fi2. Vamos calcular.
Fi1 = (1/4 * Pi * E0) / (q2 / r).
Consequentemente:
Fi2 = (1/4 * Pi * E0) / (q1 / r).
Agora, o primeiro ponto importante: A fórmula "1" contém dois termos (q * Fi), representando realmente a energia de interação de cargas e um fator de 0,5. No entanto, a energia do campo elétrico não é parte de nenhuma carga, portanto, para levar em consideração esse recurso, você precisa inserir a correção "0,5".
Como já foi indicado, a interaçãoExistem várias taxas umas nas outras (não necessariamente duas). Neste caso, a densidade de energia do campo elétrico é maior. Seu valor pode ser encontrado somando os dados obtidos para cada par.
Agora voltemos ao problema de escolher a origem,mencionado no início do artigo. Assim, decorre das fórmulas que, se os cálculos forem realizados em relação a pontos arbitrários, a distância das cargas tende para o infinito, o resultado será o valor do trabalho realizado pelo campo, carregando cargas entre si até uma distância infinita. Mas se você precisa saber o valor do trabalho de campo, gasto para um movimento relativamente pequeno das próprias cobranças, então o ponto de referência também pode ser escolhido, uma vez que o valor obtido como resultado dos cálculos não depende da escolha do ponto de referência.
Aqui está um exemplo de como isso pode ser usadoem cálculos práticos. Por exemplo, existem três cargas, cuja configuração espacial é um triângulo. As distâncias (r) entre q1, q2 e q3 são iguais.
Calcule o potencial:
Fi = 2 * (q / 4 * Pi * E0 * r).
Agora podemos determinar a energia de interação das próprias cargas:
W0 = 3 * ((q * q) / 4 * 3,141 * E0 * r).
Este é exatamente o trabalho que será feito ao se mover para uma distância infinita.
Se o deslocamento de todos os três ocorre a partir do centro comum pela mesma quantidade, então um triângulo com os lados r1 (contra o anterior r) é formado.
Nós definimos a energia:
W = 3 * ((q * q) / 4 * Pi * E0 * r1).
Nesse caso, podemos falar sobre uma diminuiçãoda energia total de todo o sistema de três cargas. Vale a pena notar que se r1 (r) tende ao infinito, então a energia original e o trabalho produzido são iguais.
Nós complicamos o problema e removemos do sistema uma carga arbitrária. Como resultado, obtemos um caso clássico com duas cargas localizadas a uma distância r.
A energia de tal sistema é:
W = (q * q) / (4 * Pi * E0 * r).
E o campo em si realizará o trabalho no movimento, numericamente igual a:
A = 2 * ((q * q) / 4 * Pi * E0 * r).
Então tudo é simples: a remoção de outra carga resultará na energia total se tornando zero (sem distância). Nesse caso, o trabalho e o campo são numericamente equalizados. Em outras palavras, a energia original é completamente transformada em trabalho.
Cálculos relacionados com a determinação de energia paraO campo elétrico, por via de regra, usa-se para selecionar capacitores. Afinal de contas, cada um desses dispositivos é constituído por duas placas separadas por uma distância r, em cada uma das quais a carga é concentrada.
