Электр зарядтарыны энергиясы

Оашаланан ткізгішке зарядын берейік. Онда оны айналасында электр рісі пайда болады жне рісті потенциалы болады. ткізгішті зарядын шамаа арттыру шін ол зарядты шексіздіктен ткізгішті бетіне келу керек, оан ажетті

,

жмыс жасау керек, егер деп есептесек. Бл жмыс ткізгішті электр рісіні кштеріне арсы жмыс жасайтын сырты кштерді кмегімен орындалады. заряды керісінше, ткізгішті бетінен шексіздікке орын ауыстырса, электр рісіні кштері сондай млшердегі жмыс атарады. Демек, зарядталан ткізгіштерде разрядталу жмысын потенциалды энергия болады. ткізгішті зарядын шамаа арттыранда, оны потенциалды энергиясы шамаа седі, ол сырты кштерді жасаан жмысына те:

. (14.1)

Зарядталмаан ( жне ), зіні айналасында электр рісі жо, ткізгішті потенциалды энергиясын нлге те деп есептейміз. Заряды біршамаа жеткен ткізгішті энергиясын (14.1)рнегін интегралдау арылы табуа болады:

.

ткізгіш заряды мен потенциалы арасындаы туелділікті пайдаланып, зарядталан ткізгішті энергиясы шін келесі трдегі рнекті алуа болады:

. (14.2)

Зарядталан ткізгішті ішінде ріс жо. ткізгішті зарядтаанда, электр рісі тек ткізгішті оршаан ортада болады. Сондытан, зарядталан ткізгішті электр энергиясы ткізгішті оршаан ортадаы электр рісінде шоырланан жне онда белгілі бір клемдік тыыздыпен таралан, электр рісіні кернеулігі ткізгішке дейінгі ашытыа туелді.

Зарядталан конденсаторды энергиясы

Енді жазы конденсаторды астарлары арасындаы біртекті рісті арастырайы. Мндай конденсаторды зарядталу процесінде шексіз аз заряд біртіндеп бір пластинадан екінші пластинаа теді. Соны нтижесінде бір пластина о, ал екіншісі теріс зарядталады деп есептеуге болады жне оларды арасында біртіндеп сетін потенциалдар айырымасы пайда болады. Оашаланан ткізгіш шін длелденген орытындыны айталап, зарядталан конденсаторды толы электрстатикалы энергиясы шін рнекті жазуа болады:

, (14.3)

(14.3) рнекке жазы конденсаторды сыйымдылыы мен потенциалдар айырымыны мндерін ( жне ) ойса, трлендірілгеннен кейін алатынымыз:

. (14.4)

Мндаы - конденсаторды ішіндегі электр рісіні кернеулігі, ал – конденсаторды клемі. Бірлік клемдегі энергия немесе электр рісіні энергиясыны клемдік тыыздыы:

. (14.5)

Бдан – клемдік тыызды электр рісіні кернеулігіні квадратына тура пропорционал екені шыады. (14.5) атынас ріс кернеулігі жне энергия тыыздыы нктеден нктеге згеретін біртекті емес кезкелген ріс шін орынды болып ала береді. Изотропты диэлектриктерде жне векторларыны баыттары сйкес келеді. Сондытан энергия тыыздыы шін формуланыбылай беруге болады:

. (14.6)

Бірінші осынды вакуумдаы ріс энергиясыны тыыздыына,алекінші осынды диэлектрикті полярлауа (поляризациялауа) жмсалатын энергияа сйкес келеді.