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電場能量體密度物理意義

心理3.19W
電場能量體密度物理意義

電場能量密度即單位體積內的電場能量。靜電場的能量是靜電場的一個重要特徵,對於靜電場的能量,一般電磁學教材在講述這一基本概念時,利用電容器的儲能來說明能量定域在電場中,電場中的電介質要受到電場力的作用。

電場能量計算方法為:

電場能量密度×電場存在的體積

其中,能量密度為:0.5*E*D

E為電場強度的大小,D為電極化位移向量的大小

如果介質的介電常數為e,並且為實數,且介質均勻,則有:

D=eE

於是,電場能量密度為:0.5eE^2

其單位為:焦耳/立方米

於是,當電容器裡的電場強度的大小變大,則電場能量密度變大,反之變小。

當然,如果你直接增大電容兩板之間的距離,但是卻保持其場強不變,則電容內電場能量密度不變,但電場能量增大,因電容內部體積增大了。從做功的角度,你把板間間距拉大,需要做功克服電場力,機械能轉為電場能。

標籤:電場 物理