Bir dış alanın etkisi altında, dielektrik polarize olur, yani. dipol momenti elde eder. Polarizasyonun nicel bir açıklaması için, polarizasyon vektörü tanıtılır, yani. dielektrik birim hacmi başına dipol momenti:

P = p v / V = ​​(Sp vi) / V. (4.5.)

Polarizasyon doğrusal olarak dış alanın gücüne bağlıdır. Dielektrik izotropik ise, o zaman P = ce 0 E. nerede c- dielektrik özelliklerini karakterize eden maddenin dielektrik duyarlılığı; c- miktar boyutsuzdur ve ayrıca, c > 0. Alanın etkisi altında, yükler yer değiştirir: pozitif olanlar alan boyunca yer değiştirir, negatif yükler alana karşı yer değiştirir. Sonuç olarak, dielektrikin bir yüzünde fazlalık olacaktır. pozitif yük yüzey yoğunluğu ile + 1, bir diğer - negatif yük yüzey yoğunluğu ile -s 1. Dielektrikin polarizasyonunun bir sonucu olarak ortaya çıkan bu telafi edilmemiş yüklere bağlı denir. Sınırın yüzey yoğunluğu nedeniyle 1 yoğunluktan daha az yükler s0 serbest yükler, o zaman tüm dış alan dielektrik yüklerin alanı tarafından telafi edilmez. Bağlı ücretlerin ortaya çıkması, ek bir yükün ortaya çıkmasına neden olur. Elektrik alanı, dış alana karşı yönlendirilir ve onu zayıflatır. E \u003d E 0 - E 1. Alan

E 1 \u003d s 1 e 0, (4.6.)

E \u003d E 0 - s 1 e 0. (4.7.)

Bir dielektrik plakanın toplam dipol momenti

pv = P.V = P.S.d, (4.8.)

nerede S plakanın yüzey alanıdır, d- kalınlığı.

Öte yandan, toplam dipol momenti, her bir yüzün bağlı yükünün ürününe eşittir.

Q 1 = s 1 S (4.9.)

aralarında d mesafesinde, yani.

p = s 1 Sd. (4.10.)

Böylece,

P.S.d = s 1.S.d (4.11.)

s 1 \u003d P, (4.12.)

şunlar. bağlı yüklerin yüzey yoğunluğu 1 polarizasyona eşit R.

E = E 0 - cE. (4.13.)

Bu nedenle, dielektrik içindeki ortaya çıkan alanın gücü eşittir E = E 0 /(1 + c) = E 0 /e. (4.14.)

boyutsuz miktar

e = 1 + c (4.15.)

ortamın geçirgenliği denir. Alanın dielektrik tarafından kaç kez zayıflatıldığını gösterir.

4.3z:\Program Files\Physicon\Open Physics 2.5 part 2\design\images\Fwd_h.gifz:\Program Files\Physicon\Open Physics 2.5 part 2\design\images\Bwd_h.gifz:\Program Files\Physicon\Open Physics 2.5 part 2\design\images\Fwd_h.gifz:\Program Files\Physicon\Open Physics 2.5 part 2\design\images\Bwd_h.gifz:\Program Files\Physicon\Open Physics 2.5 part 2\design\images\Fwd_h .gifz:\Program Files\Physicon\Open Physics 2.5 bölüm 2\design\images\Bwd_h.gif. ELEKTRİK DEPLASMANI.

tansiyon elektrostatik alan, ortamın özelliklerine bağlıdır: homojen bir izotropik ortamda, alan kuvveti E e ile ters orantılıdır. gerilim vektörü E dielektriklerin sınırından geçen ani bir değişime uğrar, böylece elektrostatik alanların hesaplanmasında rahatsızlık yaratır. Bu nedenle, yoğunluk vektörüne ek olarak alanı da karakterize etmenin gerekli olduğu ortaya çıktı. elektrik yer değiştirme vektörü, elektriksel olarak izotropik bir ortam için, tanım gereği, şuna eşittir:

D = e 0 eE = e 0 E + P. (4.16.)

Elektriksel yer değiştirme birimi, metrekare başına bir kolyedir (C / m 2).

Elektrik yer değiştirme vektörü ile neyin ilişkilendirilebileceğini düşünün. Bağlı yükler, serbest bir sistem tarafından oluşturulan harici bir elektrostatik alanın varlığında bir dielektrikte görünür. elektrik ücretleri, yani bir dielektrikte, elektrostatik serbest yük alanı üzerine ek bir bağlı yük alanı bindirilir. Sonuç alanı bir dielektrikte alan kuvveti vektörü ile tanımlanır E ve bu nedenle dielektrik özelliklerine bağlıdır. Vektör Düretilen elektrostatik alanı tanımlar ücretsiz ücretler. Bununla birlikte, dielektrikte ortaya çıkan bağlı yükler, bir alan oluşturan serbest yüklerin yeniden dağılımına neden olabilir. Bu nedenle, vektör D oluşturulan elektrostatik alanı karakterize eder ücretsiz ücretler(yani, bir boşlukta), ancak uzaydaki dağılımlarıyla, ki bu bir dielektrik varlığında.

Alanla aynı E, alan D ile tasvir elektrik yer değiştirme hatları, yönü ve yoğunluğu, gerilim çizgileriyle tamamen aynı şekilde belirlenir (bkz. § 79).

vektör hatları E herhangi bir ücretle başlayabilir ve bitebilir - ücretsiz ve bağlı, vektörün çizgileri ise D - sadece ücretsiz ücretlerle. Bağlı yüklerin bulunduğu alanın alanları boyunca, vektörün çizgileri D kesintisiz geçmek.

ELEKTROSTATİK İÇİN GAUS TEOREMİ

DİELEKTRİK ALANLARI.

Keyfi kapalı bir yüzey için S akış vektörü D bu yüzeyden

Ф D = S òDdS = S òD n dS = SQ. (4.17.)

Dielektrikteki elektrostatik alanın yer değiştirme vektörünün kapalı bir yüzeyden akışı, bu yüzeyin içindekilerin cebirsel toplamına eşittir. BEDAVA masraflar, yani, dielektrikteki elektrostatik alanın yer değiştirme vektörünün keyfi bir kapalı yüzeyden akışı, bu yüzeyin içindekilerin cebirsel toplamına eşittir. Bedava elektrik ücretleri. Bu formda Gauss teoremi, hem homojen hem de izotropik bir elektrostatik alan için ve homojen olmayan ve anizotropik ortamlar için geçerlidir.

ARAYÜZ KOŞULLARI

İKİ DİELEKTRİK ORTAM.

Pirinç. yirmi.

İki dielektrik arasındaki arabirimin yakınında inşa edelim ( 1 ve 2 ) kapalı dikdörtgen kontur ABCD uzunluk ben. İle vektör dolaşım teoremi E: ABCD òEdl = 0 (4.18.)

E 2 t l - E 1 t l = 0. (4.19.)

(E t- teğetsel, yani arayüze teğet, vektör bileşeni E), bu yüzden

E 2 t l \u003d E 1 t l. (4.20.)

Vektörün izdüşümlerini değiştirme E vektör projeksiyonları D bölü e 0 e, alırız

D 1 t /D 2 t \u003d e 1 /e 2. (4.21.)

İki dielektrik arasındaki arayüzde, bir tabanı birinci dielektrikte ve diğeri ikincide olan düz bir silindir oluşturuyoruz. Gauss teoremine göre

D 2n DS - D 1n DS = 0. (4.22.)

(D n- normal, yani arayüze dik, vektörün bileşeni D). Bu yüzden

D2n = D1n. (4.23.)

Vektörün izdüşümlerini değiştirme D vektör projeksiyonları E, çarpılır e 0 e, alırız

E 1n / E 2n \u003d e 2 / e 1. (4.24.)

İki dielektrik ortam arasındaki arayüzden geçerken, vektörün teğetsel bileşeni E t ve vektörün normal bileşeni D n vektörün normal bileşeni sürekli değişirken E n ve vektörün teğetsel bileşeni Dt bir sıçramaya maruz kalmak.

Pirinç. 21.

kuvvet hatları vektörler E ve D iki ortam arasındaki arayüzde bir kırılma (kırılma) yaşarsınız. Köşeler arasındaki ilişki 1 ve 2 forma sahip

tga 2 / tga 1 \u003d e 2 / e 1. (4.25.)

4. 6. Ferroelektrikler.

ferroelektrikler- belirli bir sıcaklık aralığında kendiliğinden (kendiliğinden) polarizasyona sahip olan dielektrikler, yani. harici bir elektrik alanının yokluğunda polarizasyon.

Harici bir elektrik alanının yokluğunda, bir ferroelektrik, adeta bir etki alanları- farklı polarizasyon yönlerine sahip alanlar. Bu yönler bitişik alanlarda farklı olduğundan, dielektrikin toplam dipol momenti sıfırdır. Bir dış alana bir ferroelektrik verildiğinde, alan boyunca alanların dipol momentlerinin yeniden yönlendirilmesi meydana gelir ve bu durumda ortaya çıkan alanların toplam elektrik alanı, dış alanın sona ermesinden sonra belirli yönelimlerini koruyacaktır. Bu nedenle, ferroelektriklerin anormal derecede büyük dielektrik geçirgenlikleri vardır (örneğin, Rochelle tuzu için, e maks »10 4).

Ferroelektrik özellikler büyük ölçüde sıcaklığa bağlıdır. Her ferroelektrik için belirli bir sıcaklık vardır, bunun üzerinde olağandışı özellikleri kaybolur ve sıradan bir dielektrik olur. Bu sıcaklığa denir Curie noktası(Fransız fizikçi Pierre Curie'nin (1859-1906) onuruna). Kural olarak, ferroelektriklerin yalnızca bir Curie noktası vardır; tek istisna Rochelle tuzudur (-18 ve +24°C) ve onunla izomorfik bileşikler. Ferroelektrikte, Curie noktasının yakınında, maddenin ısı kapasitesinde de keskin bir artış gözlenir. Curie noktasında meydana gelen ferroelektriklerin sıradan bir yalıtkana dönüşümüne aşağıdakiler eşlik eder: faz geçişi II tür.

dielektrik sabiti e(ve dolayısıyla dielektrik duyarlılık { ) ferroelektriklerin gerilimine bağlıdır E Bir maddedeki alanlar ve diğer dielektrikler için bu miktarlar maddenin özellikleridir. Ferroelektrikte, dielektrik histerezis fenomeni("gecikmeler").

Pirinç. 22.

Olarak Şekil l'de görülebilir. artan gerilim ile E dış elektrik alan polarizasyonu R doygunluğa ulaşır (eğri 1 ). Azalmak R azalan ile E bir eğri üzerinde gidiyor 2 , ve E= 0 ferroelektrik kalıntılar kalıcı polarizasyon R 0 , şunlar. ferroelektrik, harici bir elektrik alanın yokluğunda polarize kalır. Artık polarizasyonu yok etmek için bir elektrik alanı uygulamak gerekir. ters yön (-Eİle birlikte). Değer E c aranan Zorlayıcı kuvvet. daha fazla ise E değiştir, o zaman R kavisli 3 histerezis döngüleri.

Şu anda, katı çözeltilerini saymayan yüzden fazla ferroelektrik bilinmektedir. Ferroelektrikler aynı zamanda yüksek e(örneğin, kapasitörlerde). Şundan da bahsetmek gerekir piezoelektrik - kristalli maddeler belirli yönlerde sıkıştırıldığında veya gerildiğinde, harici bir elektrik alanının yokluğunda bile elektrik polarizasyonu meydana gelir. (doğrudan piezoelektrik etki). gözlemlenen ve ters piezo etkisi- bir elektrik alanının etkisi altında mekanik deformasyonun görünümü. Bazı piezoelektriklerin bir kafesi vardır pozitif iyonlar termodinamik denge durumunda, negatif iyonların kafesine göre kaydırılır, bunun sonucunda harici bir elektrik alanı olmadan bile polarize olurlar. Bu tür kristaller denir piroelektrik. hala var elektret- harici bir elektrik alanının kaldırılmasından sonra uzun süre polarize bir durumu koruyan dielektrikler (elektrik analogları kalıcı mıknatıslar). Bu madde grupları, mühendislik ve ev aletlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır.

elektrostatik indüksiyon- vücuda harici bir elektrik alanı etki ettiğinde kendi elektrostatik alanının indüksiyonu olgusu. Bu fenomen, iletken cisimlerin içindeki yüklerin yeniden dağıtılmasının yanı sıra iletken olmayan cisimlerdeki iç mikro yapıların polarizasyonundan kaynaklanmaktadır. Bir dış elektrik alanı, indüklenmiş bir elektrik alanı olan bir cismin yakınında önemli ölçüde bozulabilir.

58 Elektrik dipol momenti toplam yük (ve daha az sıklıkla kullanılan daha yüksek çok kutuplu momentler) ile birlikte, bir yüklü parçacıklar sisteminin elektriksel özelliklerini (yüklerin dağılımı) onun yarattığı alan ve eylemi anlamında karakterize eden bir vektör fiziksel niceliğidir. üzerinde harici alanlar. Toplam yükten ve sistemin bir bütün olarak konumundan (yarıçap vektörü) sonra, uzaktan gözlemlenirken sistem yüklerinin konfigürasyonunun ana özelliği. Dipol momenti ilk çok kutuplu momenttir. Belirli bir (köken seçiminden bağımsız) sıfır olmayan dipol momente sahip en basit yük sistemi bir dipoldür (aynı büyüklükte zıt yüklere sahip iki nokta parçacık). Böyle bir sistemin elektrik dipol momenti, pozitif yükün değeri ile yükler arasındaki mesafenin çarpımına mutlak değer olarak eşittir ve negatif yükten pozitif yüke yönlendirilir veya: - burada q'nun değeridir. pozitif yük, - negatif yükte başlayan ve pozitif yükle biten bir vektördür. gelen bir sistem için N parçacıklar, elektrik dipol momenti eşittir nerede - parçacığın sayı ile yükü - yarıçap vektörü; veya pozitif ve negatif yükler için ayrı ayrı özetlenirse: pozitif/negatif yüklü parçacıkların sayısı nerede, - yükleri; - pozitif ve negatif alt sistemlerin toplam yükleri ve "ağırlık merkezlerinin" yarıçap vektörleri.

59 Dielektriklerin polarizasyonu- genellikle bir dış elektrik alanının etkisi altında, bazen diğerlerinin etkisi altında, bir dielektrikte bağlı yüklerin sınırlı bir yer değiştirmesi veya elektrik dipollerinin dönmesi ile ilişkili bir fenomen dış kuvvetler veya kendiliğinden. Dielektriklerin polarizasyonu ile karakterize edilir elektrik polarizasyon vektörü. fiziksel anlam elektrik polarizasyon vektörü, dielektrikin birim hacmi başına dipol momentidir. Bazen polarizasyon vektörüne kısaca basitçe polarizasyon denir Polarizasyon vektörü, sadece sıradan dielektriklerin değil, aynı zamanda ferroelektriklerin ve prensipte benzer özelliklere sahip herhangi bir ortamın makroskopik polarizasyon durumunu tanımlamak için uygulanabilir. Sadece indüklenmiş polarizasyonu tanımlamak için değil, aynı zamanda kendiliğinden polarizasyonu (ferroelektrikler için) tanımlamak için de geçerlidir. Polarizasyon, hacminin herhangi bir (veya hemen hemen her) elemanında bir elektrik dipol momentinin varlığı ile karakterize edilen bir dielektrik durumudur. Bir dış elektrik alanının etkisi altında bir dielektrikte indüklenen polarizasyon ile harici bir alanın yokluğunda ferroelektriklerde meydana gelen kendiliğinden (kendiliğinden) polarizasyon arasında bir ayrım yapılır. Bazı durumlarda, bir dielektrik (ferroelektrik) polarizasyonu, mekanik streslerin, sürtünme kuvvetlerinin etkisi altında veya sıcaklık değişimlerinden dolayı meydana gelir. Polarizasyon, homojen bir dielektrik içindeki herhangi bir makroskopik hacimdeki toplam yükü değiştirmez. Bununla birlikte, belirli bir yüzey yoğunluğu σ ile bağlı elektrik yüklerinin yüzeyindeki görünüm eşlik eder. Bu bağlı yükler, dielektrikte, E0 gücünde bir dış alana yönlendirilen E1 gücünde ek bir makroskopik alan yaratır. Dielektrik içinde ortaya çıkan alan gücü E, E=E 0 -E 1 .

Bir dielektrikte elektrik alan şiddeti

Alanı dielektrikte nicel olarak tanımlamak için, düzgün bir elektrostatik alana bir dielektrik tanıtıyoruz. Alan, iki sonsuz düzgün yüklü düzlem tarafından yaratılır. Homojen bir dielektrik levha, Şekil 1'deki gibi konumlandırılmıştır. 2.4. Dielektriklerin dipollerini oluşturan yüklere bağlı denir. Bir elektrik alanın etkisi altında parçası oldukları molekülün sınırlarını terk edemezler, sadece denge konumlarından kayarlar. Dielektriklerin polarizasyonuna, sınırlarında yüzey yüklerinin görünümü eşlik eder.

Gerilim çizgilerinin dielektrikten çıktığı yerlerde, yüzeyde pozitif bağlı yükler belirir, yani pozitif yükler alan boyunca yer değiştirir, negatif yükler alana karşı yer değiştirir (Şekil 2.4) Böylece, sağda dielektrikin negatif düzleme bakan tarafında, yüzey yoğunluğu (+) olan fazla pozitif yük ve solda - yüzey yoğunluğu (-) olan aşırı negatif yük olacaktır. Bağlı yüklerin yoğunluğu, dielektrikin polarizasyonunu belirler:. Böylece, telafi edilmemiş yüzeye bağlı yüklerin görünümü, dielektrik içinde, dış alana karşı yönlendirilen ve onu zayıflatan bir kuvvete (iki sonsuz yüklü düzlem tarafından oluşturulan bir alan, yani yüzler tarafından oluşturulan bir alan) sahip ek bir elektrik alanının görünümüne yol açar (2.4). ) Bir dış alan, bu durumda sonsuz yüklü plakalar tarafından ücretsiz yükler tarafından oluşturulan bir alandır. Dış alanın gücü formül (2.5) ile belirlenir. Dielektrik içinde elde edilen alan gücü: veya skaler biçimde, yönü dikkate alarak .(2.6) Elektrik alanının gücü tüm yükler tarafından belirlenir: hem dış hem de bağlı. (2.4) ve (2.5)'i dikkate alarak yazabiliriz. elektriksel yer değiştirme) - vektör miktarı, toplamına eşit elektrik alan şiddeti vektörü ve polarizasyon vektörü. SI'da:. GHS'de:. CGS sistemindeki elektrik indüksiyonunun büyüklüğü CGSE veya CGSM birimlerinde ölçülür ve SI'da m² (L −2 TI) başına coulomb cinsindendir. SRT içinde, vektörler ve tensöre benzer tek bir tensörde birleştirilir elektromanyetik alan.

60 Elektrik kapasitesi - Bu, herhangi bir iletken cisim üzerinde mevcut olan elektrik miktarının, bu cismin yakınında bulunan tüm iletken cisimlerin toprağa bağlı olması şartıyla, bu cismin potansiyelinin büyüklüğüne oranıdır. E. cisimlerini belirtmek İTİBAREN, vücuttaki yük Q ve potansiyel aracılığıyla V, sahibiz C=Q/V. E.'nin pratik birimi şimdi kabul edildi farad veya daha yaygın olarak, bir faradın milyonda biri olarak adlandırılan mikrofarad. Bir farad genellikle şu şekilde gösterilir: F, mikrofarad - ile μ F. Farad, 1 volta eşit bir potansiyelde bir kolye elektrik içeren böyle bir cismin elektrik kapasitesidir. Vücutların elektrik kapasitelerini karşılaştırmanın birkaç yolu vardır. Biz sadece en sık kullanılan üç tanesinden bahsedeceğiz. Şu anda, elektrik kapasitesi kutuları vardır, yani. çeşitli elektrik kapasitelerine sahip kapasitörler, mikrofarad fraksiyonları ve ayrıca istenen gruplar halinde birleştirilebilen tüm mikrofaradlar içeren kutular. Kondansatörlerin kendileri, birbirinden parafin kağıdı ile ayrılmış ve parafinle doldurulmuş ince kalay tabakalarından (staniol) yapılır.

Çeşitli kapasitör türleri. herhangi bir yalıtılmış iletkeni şarj ederken, aynı anda Dünya'ya bağlı çevredeki iletkenler üzerinde zıt bir yük oluşturur ve bu gövde ile birlikte bir kapasitör oluştururuz. Bununla birlikte, böyle bir kapasitörün kapasitansı küçüktür. Büyük bir kapasitans elde etmek için, muhtemelen birbirine yakın (kapasitör plakaları olarak adlandırılan) metal plakalar şeklinde iletkenler almak gerekir. Düz bir kapasitörün kapasitansının plakaların alanıyla doğru orantılı ve aralarındaki mesafeyle ters orantılı olduğunu gördük. Bu nedenle, plakaların geniş bir yüzeyi ve aralarında ince bir dielektrik tabakası ile, kapasitörün kapasitansı çok büyüktür ve düşük voltajda bile üzerinde önemli yükler birikebilir (“yoğunlaşmış”). "Kapasitör" adı buradan gelir. Latince kelime yoğunlaştırıcı - kalınlaştırın). Kapasiteyi arttırmak için akülere kapasitörler bağlanır. Şek. 60, dört Leyden kavanozundan oluşan bir pili göstermektedir. Tüm dış ve tüm iç kaplamalar Şek. 60. Dört Leiden kutusundan oluşan bir pil: 1 - iç astarları şarj etmek için bir çubuk, 2 - dış astarları topraklamak için bir çubuk. 61. Değişken bir kapasitör iki parçadan oluşur. izole sistemler tutamak döndürüldüğünde birbirine giren metal plakalar 1 ve 2 birbirine bağlıdır ve bu nedenle pil, plakaların alanının toplamına eşit olduğu büyük bir kapasitör olarak düşünülebilir. bireysel kutuların plakalarının alanları. Böyle bir bağlantıya sahip pilin kapasitesi (buna paralel bağlantı denir), ayrı kapasitörlerin kapasitelerinin toplamına eşittir. Şek. Şekil 61, radyo mühendisliğinde yaygın olarak kullanılan değişken bir kondansatörü göstermektedir. Kol döndürüldüğünde birbirine uyan iki izole metal plaka sisteminden oluşur. Bir plaka sistemini diğerine itmek ve çekmek, kapasitörün kapasitansını değiştirir (§ 33). 61 Bir yükler sisteminin enerjisi Formül (3) ile hesaplanan bir nokta yükler sisteminin etkileşim enerjisi, pozitif veya negatif olabilir. Örneğin, iki için negatif nokta ücretleri zıt işaret. Formül (3), bir nokta yükler sisteminin toplam elektrostatik enerjisini belirlemez, sadece karşılıklı potansiyel enerji. Ayrı ayrı alınan her bir qi yükü, elektrik enerjisi. Yükün kendi enerjisi olarak adlandırılır ve zihinsel olarak bölünebileceği sonsuz küçük parçaların karşılıklı itme enerjisini temsil eder. Bu enerji formül (3)'te dikkate alınmaz. Yalnızca qi yüklerinin yakınsaması için harcanan çalışma dikkate alınır, ancak oluşumları üzerinde değil. Bir nokta yükler sisteminin toplam elektrostatik enerjisi, sonsuzdan aktarılan elektriğin sonsuz küçük bölümlerinden qi yüklerini oluşturmak için yapılan işi de hesaba katar. Bir yükler sisteminin toplam elektrostatik enerjisi her zaman pozitiftir. Bunu, yüklü bir iletken örneği ile göstermek kolaydır. Yüklü bir iletkeni bir nokta yükler sistemi olarak ele alarak ve iletkenin herhangi bir noktasındaki potansiyelin aynı değerini hesaba katarak, formül (3)'ten şunu elde ederiz: . (dört) , (3)

Yüklü bir iletkenin enerjisi Bilindiği gibi, yük iletkenin yüzeyinde yoğunlaşmıştır ve iletkenin yüzeyi eşpotansiyeldir. Bu yüzeyi, her biri Δ yükü olan küçük bölümlere ayırmak q ve yüklerin her birinin konumundaki potansiyelin aynı olduğu göz önüne alındığında, (6.7) İletkenin kapasitansı C=q/φ , ardından (6.7) ifadesi şu şekilde de gösterilebilir: (6.8)

Yüklü bir kapasitörün enerjisi Yük olsun + qφ 1 potansiyeli ve yükü olan plaka üzerindedir - q potansiyel φ 2 olan plaka üzerinde. Daha sonra, (6.7) ifadesine yol açan aynı akıl yürütmeye dayanarak, nerede olduğunu elde ederiz. sen- kapasitör plakaları arasındaki potansiyel fark. (6.7)'den (6.8)'e geçişe benzer şekilde, kapasitör enerjisinin ifadesi de şu şekilde temsil edilebilir:

Elektrik alanı- elektromanyetik alanın bileşenlerinden biri; elektrik yükü olan bir cismin veya parçacıkların çevresinde bulunan ve ayrıca bir manyetik alan değiştiğinde (örneğin elektromanyetik dalgalarda) ortaya çıkan özel bir madde türü. Elektrik alanı doğrudan görünmezdir, ancak yüklü cisimler üzerindeki kuvvet etkisinden dolayı tespit edilebilir. Elektrik alanını ölçmek için, bir kuvvet özelliği tanıtılır - elektrik alan şiddeti - vektör fiziksel miktar, alanın pozitif bir test yüküne etki ettiği kuvvetin oranına eşit verilen nokta uzay, bu yükün büyüklüğüne. Gerilim vektörünün yönü, uzaydaki her noktada pozitif test yüküne etki eden kuvvetin yönü ile çakışır. Klasik fizikte, büyük ölçekli düşünüldüğünde uygulanabilir ( aşırı boyut atom) etkileşimleri, elektrik alanı, tek bir elektromanyetik alanın bileşenlerinden biri ve elektromanyetik etkileşimin bir tezahürü olarak kabul edilir. Kuantum elektrodinamiğinde bu, elektrozayıf etkileşimin bir bileşenidir. Klasik fizikte, Maxwell'in denklem sistemi, bir elektrik alanı, bir manyetik alan ve bu alan sistemi üzerindeki yüklerin etkileşimini tanımlar Lorentz kuvveti, bir elektromanyetik alanın bir parçacık üzerindeki etkisini tanımlar. alan etkisi elektriksel olarak iletken bir ortamın yüzeyine bir elektrik alanı uygulandığında, yüzeye yakın katmanındaki serbest yük taşıyıcılarının konsantrasyonunun değişmesidir. Bu etki, alan etkili transistörlerin çalışmasının temelini oluşturur. Elektrik alanın ana eylemi, kuvvet etkisiüzerinde hareketsiz(gözlemciye göre) elektrik yüklü cisimler veya parçacıklar. Yüklü bir cisim uzayda sabitlenirse, bir kuvvetin etkisi altında hızlanmaz. Hareketli yükler üzerinde kuvvet etkisi, manyetik alan(Lorentz kuvvetinin ikinci bileşeni) Elektrik alanının enerjisi vardır. Bu enerjinin yoğunluğu alanın büyüklüğü ile belirlenir ve formülden bulunabilir. nerede E- elektrik alan şiddeti, D- elektrik alan indüksiyonu.

62 elektrik hareket gücü(EMF) - sabit veya sabit kaynaklardaki dış (potansiyel olmayan) kuvvetlerin çalışmasını karakterize eden skaler bir fiziksel miktar alternatif akım. Kapalı bir iletken devrede, EMF, devre boyunca tek bir pozitif yükü hareket ettirirken bu kuvvetlerin işine eşittir. EMF, dış kuvvetlerin () elektrik alan şiddeti cinsinden ifade edilebilir. Kapalı bir döngüde () o zaman EMF şuna eşit olacaktır: , devrenin uzunluğunun elemanı nerede.EMF, voltaj gibi, volt olarak ölçülür. hakkında konuşabilirsin elektrik hareket gücü zincirin herhangi bir yerinde. Bu, tüm devrede değil, sadece bu bölümde dış kuvvetlerin özel işidir. Galvanik bir hücrenin EMF'si, hücre içindeki tek bir pozitif yükü bir kutuptan diğerine hareket ettirirken dış kuvvetlerin işidir. Dış kuvvetlerin işi potansiyel fark cinsinden ifade edilemez, çünkü dış kuvvetler potansiyel değildir ve çalışmaları yörüngenin şekline bağlıdır. Bu nedenle, örneğin, kaynağın dışındaki mevcut terminaller arasında bir yükü hareket ettirirken dış kuvvetlerin işi sıfıra eşittir.