ЭНЕРГИЯ ЗАРЯЖЕННОГО ПРОВОДНИКА, КОНДЕНСАТОРА.
Если заряды непрерывно распределены в некотором объеме с плотностью r=r(x, y,z) или с поверхностной плотностью s=s(x, y,z), то это аналогично системе точечных зарядов при n®¥.
Выделяем такие dv и ds, что соответствующие заряды можно считать точечными dq=r(x, y,z)dv dq=s(x, y,z)ds.
Так, в общем случае, можно рассчитать энергию взаимодействия зарядов непрерывно распределенных по объему и поверхности тела. Расчет по этой формуле дает в этом случае собственную энергию взаимодействия зарядов тела.
Если по этой формуле рассчитывать энергию взаимодействия, например, двух заряженных тел, то потенциал в месте расположения каждого элементарного заряда dq будет определяться всеми зарядами обоих тел.
В этом случае энергия взаимодействия зарядов состоит из двух собственных энергий взаимодействия зарядов каждого тела и энергии взаимодействия зарядов одного тела с зарядами другого тела. W=W1+W2+W12
ПРИМЕР 1. Найдем энергию заряженного проводника. Заряды расположены на его поверхности, а объем и поверхность эквипотенциальны, т. е. j=const. Тогда:
, где q – заряд проводника, j — потенциал проводника при условии, что j¥=0.
Можно рассчитать энергию заряженного проводника как работу по его зарядке: A=DW=W-0=W.
Пусть проводник емкостью С заряжен и имеет соответственно некоторый потенциал потенциал j. Чтобы увеличить его заряд на dq нужно совершить работу dA=dqj по перемещению этого заряда из бесконечности. Тогда:
Эти формулы дают значение собственной энергии зарядов проводника.
ПРИМЕР 2. Рассчитаем энергию заряженного плоского конденсатора как работу по его зарядке.
Эти формулы определяют полную энергию взаимодействия зарядов: не только энергию взаимодействия зарядов одной обкладки с зарядами другой, но и энергию взаимодействия зарядов каждой обкладки.