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    静电场中的能量

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    第十章 静电场中的能量

    1. 静电场中的能量

    静电场中存在能量,这种能量称为静电能。静电能是电荷在静电场中所具有的势能。

    2. 静电能的计算

    点电荷在静电场中的静电能为:

    U = qV

    其中:

    • U 为静电能(焦耳)
    • q 为电荷量(库仑)
    • V 为电势(伏特)

    3. 电容

    电容是衡量导体储存电荷能力的物理量。电容的定义为:

    C = Q/V

    其中:

    • C 为电容(法拉)
    • Q 为导体上的电荷量(库仑)
    • V 为导体两端的电势差(伏特)

    4. 电容器

    电容器是由两个导体和介质组成的元件,具有储存电荷和能量的能力。电容器的电容与导体面积、距离和介质性质有关。

    5. 电容器的能量

    电容器储存的能量为:

    E = 1/2 CV^2

    其中:

    • E 为电容器储存的能量(焦耳)
    • C 为电容器的电容(法拉)
    • V 为电容器两端的电势差(伏特)

    6. 静电场中的能量密度

    静电场中的能量密度是指单位体积静电场中的能量。静电场中的能量密度为:

    w = 1/2 ε₀E^2

    其中:

    • w 为能量密度(焦耳/立方米)
    • ε₀ 为真空介电常数(8.85 × 10^-12 F/m)
    • E 为电场强度(伏特/米)

    7. 静电场中的能量守恒

    静电场中的能量守恒定律指出,在静电场中,能量可以转化为其他形式的能量,但总能量保持不变。

    8. 静电场中的能量应用

    静电场中的能量在许多领域都有应用,例如:

    • 电容器:用于储存电荷和能量
    • 电池:将化学能转化为电能
    • 静电除尘器:去除空气中的灰尘颗粒
    • 静电喷涂:将涂料均匀地喷涂到物体表面
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