Энергия электростатического поля

1. Энергия системы неподвижных точечных зарядов Электростатическое поле является потенциальным. Силы, действующие между зарядами — консервативные силы. Система неподвижных точечных зарядов должна обладать потенциальной энергией. Найдем потенциальную энергию двух неподвижных точечных зарядов q1 и q2, находящихся на расстоянии r друг от друга.

Потенциальная энергия заряда q2 в поле, создаваемом зарядом q1, равна.

Аналогично, потенциальная энергия заряда q1 в поле, создаваемом зарядом q2, равна.

Видно, что W1 = W2, тогда обозначив потенциальную энергию системы зарядов q1 и q2 через W, можно записать.

где цi — потенциал, создаваемый в той точке, где находится заряд qi, всеми зарядами, кроме i-го.

2. Энергия заряженного уединенного проводника.

Энергию электрического поля заряженного уединенного проводника можно определить, рассмотрев суммарную работу, выполняемую по перемещению небольших порций заряда dq из бесконечности на данный проводник.

Если проводник обладает зарядом q, емкостью С и потенциалом ц, то для того чтобы перенести заряд dq из бесконечности на проводник необходимо затратить работу Чтобы зарядить проводник от нулевого потенциала до потенциала ц необходимо совершить работу.

Потенциальная энергия равна работе, которую необходимо совершить, чтобы зарядить проводник.

3. Энергия заряженного конденсатора.

Выразим энергию конденсатора через величины, характеризующие конденсатор

ст.к. внутри конденватора поле однородно, то можно ввести объемную плотность энергии (объемная плотность — энергия единицы объема).