24.13
Si consideri una distribuzione continua della carica racchiusa in un volume. La carica totale all'interno di un elemento di carica infinitesimale può essere scritta in termini di densità di carica del volume.
Il lavoro svolto o l'energia immagazzinata in questa configurazione di distribuzione continua della carica è data dall'integrazione della densità di carica del volume e del potenziale corrispondente.
Utilizzando la legge di Gauss e applicando la regola del prodotto, l'equazione viene riscritta in termini di campo elettrico.
Applicando il teorema della divergenza e sostituendo il gradiente di potenziale con il campo elettrico, l'energia immagazzinata viene espressa come somma degli integrali di superficie e di volume.
Anche se il volume di integrazione è esteso, il flusso rimane lo stesso su qualsiasi grande distanza, poiché la densità di carica nel volume extra è zero. Tuttavia, l'integrale di superficie diminuisce inversamente con la distanza, aumentando l'integrale di volume per conservare l'energia totale.
Alla fine, l'integrazione in tutto lo spazio rende l'integrale di superficie zero, il che implica che l'energia totale immagazzinata può essere calcolata esclusivamente dalla grandezza del campo elettrico.
Il lavoro compiuto per portare una carica attraverso una distanza r è dato dalla differenza di potenziale tra la posizione iniziale e quella finale. P…
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