Энергия электрического поля

Энергия электрического поля

Рассмотрим воздушный конденсатор и преобразуем формулу для его энергии:

Но Sd = V — объём конденсатора. Получаем:

Мы видим энергию электрического поля E, сосредоточенного в некотором объёме V.

Итак, электрическое поле само по себе обладает энергией. Ничего удивительного для нас тут нет. Радиоволны, солнечный свет — это примеры распространения энергии, переносимой в пространстве электромагнитными волнами.

Величина = W/V — энергия единицы объёма поля — называется объёмной плотностью энергии. Из формулы (1) получим:

В этой формуле не осталось вообще никаких геометрических величин. Она даёт максимально чистую связь энергии электрического поля и его напряжённости.

Если конденсатор заполнен диэлектриком, то его ёмкость увеличивается в ε раз, и вместо формул (1) и (2) будем иметь:

Как видим, энергия электрического поля зависит ещё и от диэлектрической проницаемости среды, в которой поле находится.

Замечательно, что полученные формулы для энергии и плотности энергии выходят далеко за пределы электростатики: они справедливы не только для электростатического поля, но и для электрических полей, меняющихся во времени.