Энергия электрического поля
Энергия электрического поля — это энергия, запасённая электрическим полем заряда или системы заряженных тел. Она может превращаться в механическую энергию движущихся зарядов, теплоту, свет и другие виды энергии.
Чтобы понять смысл этой энергии, сначала изучают [[electric-field:электрическое поле]] и [[electric-potential:электрический потенциал]]. При зарядке конденсатора разделение зарядов требует работы: один заряд переносится против действия электрического поля. Совершённая работа не исчезает, а запасается в поле между обкладками. Поэтому разряженный конденсатор может отдать энергию внешней цепи.
Формула энергии
Здесь \(W\) — энергия поля конденсатора, \(C\) — его ёмкость, \(U\) — напряжение между обкладками, \(q\) — заряд одной обкладки по модулю. Формула показывает: при постоянной ёмкости энергия увеличивается пропорционально квадрату напряжения. Также используют связь \(q=CU\).
Конденсатор ёмкостью \(2\,\text{мкФ}\) заряжен до напряжения \(100\,\text{В}\). Его энергия равна \(W=\frac{CU^2}{2}=\frac{2\cdot10^{-6}\cdot100^2}{2}=0{,}01\,\text{Дж}\).
Энергия электрического поля — не то же самое, что [[potential-energy-of-charge:потенциальная энергия электрического заряда]]. Потенциальная энергия относится к конкретному заряду в поле, а энергия поля характеризует запас энергии самого поля системы заряженных тел. Для конденсатора также полезно знать [[capacitor-principle:принцип действия конденсатора]].
Как изменится энергия заряженного конденсатора при увеличении напряжения в 2 раза, если ёмкость постоянна?
Главное
- Энергия электрического поля — запас энергии поля заряда или системы заряженных тел.
- Для конденсатора \(W=\frac{CU^2}{2}=\frac{qU}{2}=\frac{q^2}{2C}\); единица энергии — джоуль.
- Эта энергия может передаваться внешней цепи при разрядке конденсатора.