전기장의 에너지 밀도

에너지는 작업을 수행하는 능력으로 정의됩니다. 연구에 따르면 한 매체에서 다른 매체로 에너지를 전달하고이를 사용하여 삶의 방식이 존재할 수있는 작업을 수행 할 수 있습니다. 걷기, 요리, 운전 및 기타 일상 활동은 모두 확실한 양의 에너지가 필요합니다.

에너지 밀도

물질 또는 시스템의 질량에 퇴적 될 수있는 에너지의 양은 에너지 밀도라고합니다. 일반적으로 에너지 밀도가 더 많은 시스템 또는 재료는 더 많은 양의 에너지를 질량에 저장할 수 있습니다.

재료가 에너지를 방출 할 수있는 네 가지 유형의 반응이 있습니다. 대부분의 경우 시스템의 총 에너지를 결정할 때 사용 가능한 또는 검색 가능한 에너지 만 계산됩니다. 에너지 밀도는 자주 U로 방정식으로 표시됩니다.

필드 에너지 개념

배터리의 기능이 평행 플레이트 커패시터를 흥미롭게하면 작동하며 프로세스에서 수행되는 작업의 양이 충전을 분리합니다. 이제 고려하십시오 :

q로 총 전하; (양전하 및 음전하가 서로 분리되어 있음)

여기, v로 표시된 전압은 다음과 같습니다.

v =q/c

c =커패시턴스.

여기에서 배터리가 수행 한 총 작업은 다음과 같이 표현할 수 있습니다.

w =1/2cv2

여기서 배터리에 저장된 에너지는 커패시터로 전달됩니다.

이제 우리는 언급 된 에너지가 정확히 저장되는 위치를 이해해야합니다.

우리는이 에너지가 개별 요금에 갇혀 있다고 가정 할 수 있습니다.

u =(½) (q2/c)

또한,이 에너지는 양전하와 음전하의 분리로 인해 생성 된 전기장에 저장된다고 가정 할 수 있습니다.

u =(½) (cv2)

전기장의 에너지 밀도는 전하 사이의 영역 (a)와 공간 (d)에 따라 다릅니다. 이것을 고려하십시오 :

v =ed (전위차)

c =e 0 a/d (커패시턴스)

동일의 파생 :

u =1/2 e 0e2 (a*d)

여기 :

1/2 e 0e2-언급 한 바와 같이, 이것은 에너지 밀도/볼륨을 계산합니다

(a*d) =전하 사이의 질량

이 충전 사이의 영역에는 본질적으로 일정 할 전기장이 있습니다. 언급 된 공간 외부의 영역이 고려 될 때 전기 전하가 제로를 관찰 할 것입니다.

전기장에 저장된 에너지

전기장에서의 에너지 발생은 진공 상태에서 흥분된 전하의 반응의 결과로 온다. 전기장에 에너지의 존재는 전원에 힘을 가해 잠재적 에너지로 생각할 수 있습니다.

전기장의 용량은 그것이 저장하는 에너지의 양을 나타냅니다. 커패시터에서 관찰 된 바와 같이 절연체 또는 쌍극자의 전하를 포함하는 영역에서 힘으로 얻을 수있다. 커패시터의 플레이트 사이의 간격은 전기장의 커패시턴스를 결정합니다. 갭이 감소함에 따라 커패시턴스가 증가하고 그 반대도 마찬가지입니다. 이것의 주요 결과는 고밀도 전기 흐름의 경우 고전압의 가능성입니다.

Coulomb의 정전기 법칙에 따르면 두 개의 동등하지만 반대의 충전이 서로 끌립니다. 이 요금은 중앙에서 가속화되고 충돌합니다. 이론에 따르면, 센터에서 볼 때, 혐의는 서로 끌기보다는 중심에 상호 이끌어지는 것으로 보인다. 센터가 요금이 빨려 들어가는 와류 구멍이있는 곳. 이것은 기존 전기에서 중요한 개념입니다. 전기장의 음수 또는 카운터 공간은 우주의 구멍으로 표시됩니다. 자기는 공간을 차지합니다. 전기는 비 공간적 및 공간적입니다. 전기에 대한보다 심오한 이해에서, 일반적인 개념은 에너지가 카운터 공간에 저장된다는 것입니다.

압축 된 코일 스프링은 전기선과 유사합니다. 스프링의 장력은 전위 에너지를 나타내며, 이는 볼트로 측정됩니다. 재료의 커패시턴스는 긴장된 스프링으로 얼마나 많은 압축 될 수 있는지에 따라 결정됩니다.

전기장에서 에너지 밀도 계산의 예

전기장의 에너지 밀도는 다음 예에 의해 입증 된 바와 같이 계산 될 수 있습니다.

예 :

주어진 영역의 전기장 값은 8*107v/m입니다. 공간의 전기 밀도를 계산하십시오.

솔루션 :

우리는 에너지 밀도가 :

ue =1/2e0e2

e0이 주어집니다 =8.85 × 10-12c2n − 1m − 2;  (진공 유전율)

따라서 방정식의 값을 전달함으로써

ue =1/2 × 8.85 × 10-12 × (8 × 107) 2

방정식을 해결하면 전기장의 에너지 밀도로 28320 줄의 값이 얻을 수 있습니다.

전기장의 에너지 밀도에 대한 참고

• 에너지 밀도가 높은 시스템 또는 재료는 더 많은 양의 에너지를 질량에 저장할 수 있습니다.
• 에너지는 광범위한 물질과 시스템에 저장할 수 있습니다. 모든 재료에는 화학 에너지, 전기 화학 에너지 및 원자력과 같은 다양한 시스템에 에너지가 저장되어 있습니다. 이 에너지는 다양한 목적으로 사용될 수 있습니다.
• 에너지 밀도는 단위 부피 또는 질량 당 에너지의 양 또는 시스템, 재료 또는 공간 영역에 저장된 에너지의 양으로 정의 될 수 있습니다.
• 에너지 밀도는 질량 당 에너지 또는 에너지 당 에너지로 표현 될 수 있습니다.
• 대부분의 경우, 시스템의 에너지 양을 계산할 때 추출 가능한 에너지 만 측정합니다.
• 에너지 밀도는 과학적 방정식에서 u에 의해 자주 표시됩니다.
• 에너지는 자기 및 전기장에도 저장됩니다.
• 전기장을 고려할 때 에너지 밀도/볼륨에 대한 공식은 다음과 같습니다.

                            ue =1/2e0e2

• 자기장을 고려할 때 에너지 밀도/볼륨에 대한 공식은 다음과 같습니다.

                            ub =b2/(2µ0)

결론

에너지 밀도는 단위 볼륨 또는 질량 당 에너지의 양 또는 시스템, 재료 또는 공간 영역에 저장된 에너지의 양입니다. 전기장에서 에너지 밀도의 개념은 잠재적 에너지의 개념을 기반으로하고 에너지 밀도의 개념이 다양한 모델에서 어떻게 작동하는지 이해하는 데 도움이되므로 중요합니다. 전기 및 자기장의 밀도를 추가하여 총 밀도를 계산할 수 있습니다.