Вопрос 8. Энергия заряженного конденсатора

Энергия заряженного конденсатора. Как всякий заряженный проводник, конденсатор обладает энергией равна где Q — заряд конденсатора, С — его емкость,  — разность потенциалов между обкладками конденсатора. Используя это выражение , можно найти механическую (пондеромоторную) силу, с которой пластины конденсатора притягивают друг друга. Для этого предположим, что расстояние х между пластинами меняется, например, на величину х. Тогда действующая сила совершает работу dA = Fdx вследствие уменьшения потенциальной энергии системы Fdx = —dW, откуда

отсюда Производя, дифференцирование при конкретном значении энергии, найдем искомую силу:

Энергия электростатического поля. Преобразуем формулу, выражающую энергию плоского конденсатора посредством зарядов и потенциалов, воспользовавшись выражением для емкости плоского конденсатора (C = 0S/d) и разности потенциалов между его обкладками ( = Ed). Тогда где V = Sd — объем конденсатора. Формула показывает, что энергия конденсатора выражается через величину, характеризующую электростатическое поле, — напряженность Е.

Объемная плотность энергии электростатического поля (энергия единицы объема)

справедливо только для изотропного диэлектрика, для которого выполняется соотношение : Р = æ0Е.