лекція 6

Візьмемо поверхню, яка тягнеться до нескінченності, так що інтеграл за обсягом звертається в інтеграл по всьому простору. Нехай вибрана поверхня має форму сфери з центром на початку координат і прагнуть до нескінченності радіусом. потенціал # 966 змінюється з радіусом як 1 / R, а grad # 966 як 1 / R 2. Площа ж поверхні сфери зростає як R 2. Таким чином інтеграл по поверхні убуває з ростом радіуса як (1 / R) (1 / R 2) R 2 = (1 / R). Отже, якщо інтегрування ведеться по всьому простору, то поверхневий інтеграл перетвориться на нуль і остаточно отримаємо

Останнє співвідношення можна тлумачити, кажучи, що в тому місці простору, де присутня електричне поле, состредоточена і енергія, а щільність її (кількість енергії в одиниці об'єму) дорівнює

де V - об'єм простору між пластинами. Звідки для щільності енергії виходить вираз збігається з (6.17).

Де ж насправді локалізована енергія - там, де заряд, (в даному випадку на обкладинках конденсатора) або там де, поле, (тобто в зазорі між обкладинками)? В рамках електростатики дати відповідь на це питання неможливо.

Мінливі в часі поля можуть існувати незалежно від порушили їх зарядів, звідки випливає, що носієм енергії є поле. Розглянемо, наприклад, випадок, коли рухомі в антені заряди збуджують електромагнітні хвилі, які, досягнувши антени приймача, надають руху заряди в його антени. Передача сигналу при цьому очевидно пов'язана з передачею енергії. Електромагнітні хвилі поширюються з кінцевою швидкістю, і їм потрібен якийсь час, щоб покрити відстань від передавача до приймача. Заряди в передавальної антени при цьому вже не рухаються, а в приймальні ще не рухаються. Очевидно, що енергія повинна зберігатися в усі моменти, в тому числі і в цей проміжок часу. Залишається зробити висновок, що енергія в цей проміжок часу локалізована в електромагнітному полі хвилі. Рух зарядів в антені почнеться з приходом хвилі в ту точку, де розташований приймач, і цей рух буде пов'язано з електромагнітної енергією, яку приніс хвилею.

Розглянемо роль діелектрика при визначенні щільності енергії. Уявімо (6.17) як

Перше з доданків у правій частині збігається з (6.16) і є, таким чином, щільністю енергії електричного поля в вакуумі. Покажемо, що другий доданок являє собою енергію, яка витрачається на поляризацію одиниці об'єму діелектрика. Висловимо роботу при поляризації одиниці об'єму діелектрика як

Схожі статті