24.13
Weźmy pod uwagę ciągły rozkład ładunku zamknięty w woluminie. Całkowity ładunek wewnątrz nieskończenie małego elementu ładunkowego można zapisać w postaci gęstości ładunku objętościowego.
Wykonana praca lub energia zmagazynowana w tej konfiguracji ciągłego rozkładu ładunku jest dana przez całkowanie objętościowej gęstości ładunku i odpowiadającego jej potencjału.
Korzystając z prawa Gaussa i stosując regułę iloczynu, równanie jest przepisywane w kategoriach pola elektrycznego.
Stosując twierdzenie o dywergencji i zastępując gradient potencjału polem elektrycznym, zmagazynowana energia jest wyrażona jako suma całek powierzchniowych i objętościowych.
Nawet jeśli objętość całkowania jest wydłużona, strumień pozostaje taki sam na każdej dużej odległości, ponieważ gęstość ładunku w dodatkowej objętości wynosi zero. Jednak całka powierzchniowa zmniejsza się odwrotnie proporcjonalnie do odległości, zwiększając całkę objętościową w celu zachowania całkowitej energii.
Ostatecznie, całkowanie w całej przestrzeni sprawia, że całka powierzchniowa jest zerowa, co oznacza, że całkowitą zmagazynowaną energię można obliczyć wyłącznie na podstawie wielkości pola elektrycznego.
Praca wykonana podczas przemieszczania ładunku na odległość r jest określona jako różnica potencjałów między pozycją początkową i końcową. Aby utworzy…
Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. Wszelkie prawa zastrzeżone.