|
|
|
| Межотраслевая Интернет-система поиска и синтеза физических принципов действия преобразователей энергии | |
Стартовая страница |
О системе |
Технические требования |
Синтез |
Обучающий модуль |
Справка по системе |
Контакты |
 | Генерация наэлектризованными проводниками энергии в окружающем пространстве |
 | |
Анимация
Описание
Электризация тел - сообщение им электрического заряда. Если в процессе электризации электроны переходят на тело, оно заряжается отрицательно, если, наоборот, электроны переходят от тела, то оно заряжается положительно.
Наэлектризованное (то есть заряженное) тело создает вокруг себя электрическое поле (пространство, в котором обнаруживается действие сил), существование которого подтверждается экспериментально: наэлектризованные тела взаимодействуют (либо притягиваются, либо отталкиваются), совершая механическую работу. Из закона сохранения энергии следует, что работа совершается при изменении энергии. О какой же энергии может идти речь?
Всякий процесс электризации сводится к разъединению положительных и отрицательных зарядов, но так как между собой эти заряды притягиваются, то на их разъединение затрачивается некоторая работа. Эта затраченная механическая работа и равна полученной при электризации электрической энергии.
Получим выражение для определения величины этой энергии.
Рассмотрим сначала поле между двумя параллельными плоскостями площадью S каждая, заряженными с плотностью ±s и находящимися вначале почти в соприкосновении друг с другом, а затем разведенными на конечное расстояние d, меньшее линейных размеров этих пластин (так чтобы поле между ними можно было считать однородным). Вычислим работу, затраченную на это раздвижение. (Так как работа A равна изменению энергии DW, а начальная энергия W0 равна нулю, А=W-W0, W0= 0 ЮW=A, электрическая энергия равна работе по раздвижению пластин.)
А=F·d - работа, затраченная на раздвижение пластин,
F=q·E1 - сила, действующая на одну пластину со стороны другой, где q - заряд одной пластины (q=s·S), E1 - поле, создаваемое другой пластиной (E1=E/2), E - поле в конденсаторе).
, напряженность поля пластины из теоремы Гаусса.
Проведя элементарные преобразования, получим 
, то есть энергия однородного электрического поля пропорциональна объему, занимаемому полем. Следовательно, можно говорить об энергии каждой единицы объема - объемной плотности энергии:
.
Полученный результат легко обобщить на случай неоднородного электрического поля, разбив его на малые объемы dV, такие, в пределах каждого из которых поле однородно. Энергия, заключенная в объеме поля dV, равна w·dV. Тогда полная энергия любого электрического поля:
или
,
где интегрирование производится по всему объему V, где определяется энергия электрического поля.
Эта энергия может быть сосредоточена на проводнике, создающем поле, а может в самом этом поле. Только опыт может дать решение этого вопроса.
При рассмотрении постоянного электрического поля такой опыт, очевидно, невозможен, так как в этом случае всегда наблюдаются электрические поля совместно с электрическими зарядами. А электрические поля в электромагнитных волнах можно получить без электрических зарядов. Опыт показывает, что электромагнитные волны переносят энергию (используемую в различных технических устройствах). Факт существования электромагнитных волн и отвечает на поставленный вопрос о локализации энергии - она сосредоточена в электрическом поле.
Ключевые слова
Разделы наук
Применение эффекта
Эффект настолько фундаментален, что можно смело считать его применением любой электротехнический прибор, содержащий по крайней мере один конденсатор.
Реализации эффекта
Техническая реализация эффекта
Чтобы удостовериться в наличии энергии электрического поля, достаточно зарядить микрофарадный конденсатор до сотни вольт и разрядить его через амперный плавкий предохранитель. Последний сгорит, поскольку в конденсаторе запасена энергия электрического поля.
Литература
1. Эйхенвальд А.А. Электричество.- М.-Л.: Государственное издательство, 1931.- С.7-9, 68-69, 78-81.
2. Калашников С.Г. Электричество.- М.: Наука, 1977.- С.85-86, 91-92.
| Стартовая страница О системе Технические требования Синтез Обучающий модуль Справка по системе Контакты | |
 |
|
| Copyright © 2008 РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина | |