Закон сохранения энергии

Электромагнитное поле обладает энергией, которая рас­пределяется в пространстве, занятом полем. При изме­нении характеристик поля меняется и распределение энергии. Она перетекает из одной области пространства в другую, переходя, возможно, в другие формы. Закон со­хранения энергии для электромагнитного поля является следствием полевых уравнений.

Внутри некоторой замкнутой поверхности S, ограничивающей объем пространства V, занятого полем, содержится энергия W — энергия электромагнитного поля:

W = Σ(εε₀E_i² / 2 + μμ₀H_i² / 2)ΔV_i.

Если в этом объеме имеются токи, то электрическое поле производит над движущимися зарядами работу, за единицу времени равную

N = Σ_ij̅_i ×E̅_i • ΔV_i.

Это величина энергии поля, которая переходит в другие формы. Из уравнений Максвелла следует, что

ΔW + NΔt = -Δt∮_SS̅ × n̅ • dA, [1]

где ΔW — изменение энергии электромагнитного поля в рассматриваемом объеме за время Δt, а вектор S̅ = E̅ × H̅ называется вектором Пойнтинга.

Это закон сохранения энергии в электродинамике.

Через малую площадку величиной ΔA с единичным вектором нормали n̅ за единицу времени в направлении вектора n̅ про­текает энергия S̅ × n̅ • ΔA, где S̅ — значение вектора Пойнтин­га в пределах площадки. Сумма этих величин по всем элемен­там замкнутой поверхности (обозначена знаком интеграла), стоящая в правой части равенства [1], представляет собой энергию, вытекающую из объема, ограниченного поверхно­стью, за единицу времени (если эта величина отрицательна, то энергия втекает в объем). Вектор Пойнтинга определяет поток энергии электромаг­нитного поля через площадку, он отличен от нуля всюду, где векторное произведение векторов напряженности электрического и магнитного полей отлично от нуля. Материал с сайта http://worldof.school

Можно выделить три глав­ных направления практи­ческого применения элек­тричества: передача и преобразование инфор­мации (радио, телевиде­ние, компьютеры), пере­дача импульса и момента импульса (электродвига­тели), преобразование и передача энергии (элек­трогенераторы и линии электропередачи). И им­пульс, и энергия перено­сятся полем через пустое пространство, наличие среды приводит лишь к потерям. Энергия не пе­редается по проводам! Провода с током нужны для формирования элек­трического и магнитного полей такой конфигура­ции, чтобы поток энергии, определяемый векторами Пойнтинга во всех точках пространства, был на­правлен от источника энергии к потребителю. Энергия может переда­ваться и без проводов, тогда ее переносят электромагнитные вол­ны. (Внутренняя энергия Солнца убывает, уносится электромагнитными вол­нами, в основном светом. Благодаря части этой энергии поддерживается жизнь на Земле.)

На этой странице материал по темам:

• Закон сохранения энергии в электродинамике

• Закон сохранения энергии сообщение кратко

• Законы сохранения шпора

• Шпаргалки закон сохранения энергии

• Шпаргалка закон сохранения энергии