Электростатика Основные формулы Электростатика

ЭHEPГИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ

·         Энергия заряженного проводника выражается через заряд Q, потенциал φ и электрическую емкость С проводника следующими соотношениями:

·         Энергия заряженного конденсатора

где С- электрическая емкость конденсатора; U - разность по­тенциалов на его пластинах.

·         Объемная плотность энергии (энергия электрического поля, приходящаяся на единицу объема)

где Е - напряженность электрического поля в среде с диэлектрической проницаемостью ε; D - электрическое смещение.

Пример 5.3. Мощность излучения раскаленной металлической поверхности 0,67кВт. Температура излучающей поверхности 2500 К, ее площадь 10 см2. Какую мощность излучения имела бы эта поверхность, если бы она была абсолютно черной? Найти отношение ε энергетических светимостей этой поверхности и абсолютно черного тела.

Дано: N׳=0,67 кВт=0,67∙103 Вт,

Т=2500 К,

S=10см2=10∙10-4 м2.

Найти: N, ε.

Решение

Запишем формулу для мощности излучения абсолютно черного тела:

.  (5.3.1)

Здесь RЭ – энергетическая светимость абсолютно черного тела, S – площадь излучающей поверхности.

По закону Стефана-Больцмана:

.  (5.3.2)

Здесь Т – термодинамическая температура, σ – постоянная Стефана – Больцмана.

Подставив (5.3.2) в (5.3.1), получим:

.  (5.3.3)

Подставим в (5.3.3) числовые данные:

.

Если излучаемое тело не является абсолютно черным, то

.  (5.3.4)

Следовательно:

.  (5.3.5)

Найдем ε как отношение энергетических светимостей:

.  (5.3.6)

Из (5.3.2) и (5.3.3) следует, что:

.  (5.3.7)

А из (5.3.4) и (5.3.5) следует, что:

.  (5.3.8)

С учетом (5.3.7) и (5.3.8) получим выражение для ε:

.  (5.3.9)

Подставим в (5.3.9) числовые данные:

.

Ответ: мощность излучения абсолютно черной поверхности N=2,22 кВт, отношение энергетических светимостей этой поверхности и абсолютно черного тела ε=0,3.

 

Электростатические поля в технологии строительных материалов /изготовление линолеума, ворсистых покрытий/. Электростатические свойства текстильных материалов и обуви. Потенциальный характер электрического поля. Связь между вектором напряженности электрического поля и потенциалом. Проводники в электрическом поле. Электрическое поле внутри проводника и у его поверхности. Защита от электростатических полей. Конденсаторы. Соединение конденсаторов. Энергия электростатического поля. Объемная плотность энергии. Постоянный электрический ток. Классическая электронная теория электропроводности металлов. Закон Ома в дифференциальной форме.