Elektromagnit maydon energiyasi

Elektromagnit maydon energiyasi — energiya bo‘lib, u elektromagnit maydonda jamlanadi[manba 5138 kundan beri ko‘rsatilmagan]. Shuningdek, sof elektr maydoni va sof magnit maydoni ham shular jumlasidandir.

Energiyaning turlari:
Mexanik Potensial
 Kinetik
‹♦›Ichki
Elektromagnit Elektr
 Magnit
Kimyoviy
Yadro
GGravitatsion
∅︀Vakuum energiyasi
Faraziy turlar:
Qorong‘i
Shuningdek qarang: Energiyaning saqlanish qonuni

Elektr maydonining zaryadni ko‘chirishda bajargan ishi

Elektr maydonining bajargan ishi A elektr maydon kuchlanganligi E va ko‘chiriladigan zaryad Q yordamida mexanik ish ta’rifiga to‘liq muvofiq tarzda aniqlanadi:

A=∫F(x)dx=∫Q⋅E(x)dx=Q⋅U,

bu yerda U=∫Edx — potensiallar farqi (shuningdek, kuchlanish).

Ko‘plab masalalarda zaryadning ma’lum vaqt davomida potensiallar farqi U(t) bo‘lgan ikki nuqta orasida uzluksiz ko‘chishi ko‘rib chiqiladi. Bunday holda ish formulasi quyidagicha yoziladi:

A=∫U(t)dQ=∫U(t)I(t)dt,

bu yerda I(t)=dQdt — elektr toki kuchi.

Zanjirdagi elektr tokining quvvati

Quvvat P elektr tokining zanjir qismidagi ishi A ning vaqt bo‘yicha hosilasi sifatida, ya’ni quyidagicha aniqlanadi:

P(t)=dAdt=U(t)⋅I(t),

Bu elektr zanjiridagi quvvatning eng umumiy ifodasidir.

Endi Om qonunini hisobga olamiz:

U=I⋅R

Bunda qarshilik R da ajraladigan elektr quvvatini tok orqali quyidagicha ifodalash mumkin:

P=I(t)2⋅R,

Xuddi shuningdek, kuchlanish orqali ham:

P=U(t)2R.

Demak, ish (ajralib chiqqan issiqlik) quvvatning vaqt bo‘yicha integraliga teng:

A=∫P(t)dt=∫I(t)2⋅Rdt=∫U(t)2Rdt.

Elektr va magnit maydon energiyasi

Elektr va magnit maydonlarning energiyasi maydon kuchlanganligi kvadratiga proporsionaldir. Qat’iy aytganda, «elektromagnit maydon energiyasi» atamasi unchalik aniq emas. Fizikada uning o‘rniga odatda elektromagnit maydon energiyasining zichligi (fazodagi muayyan nuqtada) tushunchasi ishlatiladi. Maydonning umumiy energiyasi butun fazo bo‘yicha energiya zichligining integraliga teng.

Elektromagnit maydonning energiya zichligi elektr va magnit maydonlar energiya zichliklarining yig‘indisiga teng.

Xalqaro birliklar tizimida (SI):

u=𝐄⋅𝐃2+𝐁⋅𝐇2.

Vakuumda (shuningdek, moddadagi mikromaydonlarni qaraganda):

u=ε0E22+B22μ0=ε0E2+c2B22=E2/c2+B22μ0,

bu yerda E — elektr maydon kuchlanganligi, B — magnit induksiyasi, D — elektr induksiyasi, H — magnit maydon kuchlanganligi, с — yorug‘lik tezligi, ε0 — elektr doimiysi va μ0 — magnit doimiysi. Ba’zan ε0 va μ0 konstantalari uchun dielektrik singdiruvchanlik va magnit singdiruvchanlik (vakuumniki) atamalari ham qo‘llanadi, ammo bu atamalar unchalik to‘g‘ri emas va hozir deyarli ishlatilmaydi.

Santimetr–gramm–sekund tizimida (SGS):

u=𝐄⋅𝐃+𝐁⋅𝐇8π.

Tebranish konturidagi elektromagnit maydon energiyasi

Elektromagnit maydonning tebranish konturidagi energiyasi:

W=CU22+LI22,

bu yerda:

U — elektr kuchlanishi (zanjirdagi),
C — elektr sig‘imi (kondensatorniki),
I — elektr toki kuchi,
L — induktivlik (g‘altak yoki tok o‘tayotgan o‘ramga xos).

Elektromagnit maydon energiyasi oqimlari

Elektromagnit to‘lqinda energiya oqimining zichligi Poynting vektori S (rus ilmiy an’analarida — Umov–Poynting vektori) orqali aniqlanadi.

Xalqaro birliklar tizimida (SI) Poynting vektori 𝐒=𝐄×𝐇 (elektr va magnit maydon kuchlanganliklari vektorlarining vektor ko‘paytmasiga) teng bo‘lib, E va H vektorlariga perpendikulyar yo‘naladi. Bu elektromagnit to‘lqinlarning ko‘ndalang xususiyatiga tabiiy ravishda mos keladi.

Shu bilan birga, energiya oqimi zichligi formulasini statsionar elektr va magnit maydonlar uchun ham umumlashtirish mumkin va u ayni ko‘rinishda qoladi: 𝐒=𝐄×𝐇.

O‘zgarmas elektr va magnit maydonlarda energiya oqimlarining mavjudligi g‘alati tuyulishi mumkin, biroq bu hech qanday paradoksga olib kelmaydi; bundan tashqari, bunday oqimlar tajribada ham kuzatiladi.