 | Генерация наэлектризованными проводниками энергии в окружающем пространстве |  |
Генерация наэлектризованными проводниками энергии в окружающем пространстве
Анимация Описание Электризация тел - сообщение им электрического заряда. Если в процессе электризации электроны переходят на тело, оно заряжается отрицательно, если, наоборот, электроны переходят от тела, то оно заряжается положительно. Наэлектризованное (то есть заряженное) тело создает вокруг себя электрическое поле (пространство, в котором обнаруживается действие сил), существование которого подтверждается экспериментально: наэлектризованные тела взаимодействуют (либо притягиваются, либо отталкиваются), совершая механическую работу. Из закона сохранения энергии следует, что работа совершается при изменении энергии. О какой же энергии может идти речь? Всякий процесс электризации сводится к разъединению положительных и отрицательных зарядов, но так как между собой эти заряды притягиваются, то на их разъединение затрачивается некоторая работа. Эта затраченная механическая работа и равна полученной при электризации электрической энергии. Получим выражение для определения величины этой энергии. Рассмотрим сначала поле между двумя параллельными плоскостями площадью S каждая, заряженными с плотностью ±s и находящимися вначале почти в соприкосновении друг с другом, а затем разведенными на конечное расстояние d, меньшее линейных размеров этих пластин (так чтобы поле между ними можно было считать однородным). Вычислим работу, затраченную на это раздвижение. (Так как работа A равна изменению энергии DW, а начальная энергия W0 равна нулю, А=W-W0, W0= 0 ЮW=A, электрическая энергия равна работе по раздвижению пластин.) А=FЧd - работа, затраченная на раздвижение пластин, F=qЧE1 - сила, действующая на одну пластину со стороны другой, где q - заряд одной пластины (q=sЧS), E1 - поле, создаваемое другой пластиной (E1=E/2), E - поле в конденсаторе).  , напряженность поля пластины из теоремы Гаусса.
Проведя элементарные преобразования, получим  , то есть энергия однородного электрического поля пропорциональна объему, занимаемому полем. Следовательно, можно говорить об энергии каждой единицы объема - объемной плотности энергии:  .
Полученный результат легко обобщить на случай неоднородного электрического поля, разбив его на малые объемы dV, такие, в пределах каждого из которых поле однородно. Энергия, заключенная в объеме поля dV, равна wЧdV. Тогда полная энергия любого электрического поля: 
или  ,
где интегрирование производится по всему объему V, где определяется энергия электрического поля. Эта энергия может быть сосредоточена на проводнике, создающем поле, а может в самом этом поле. Только опыт может дать решение этого вопроса. При рассмотрении постоянного электрического поля такой опыт, очевидно, невозможен, так как в этом случае всегда наблюдаются электрические поля совместно с электрическими зарядами. А электрические поля в электромагнитных волнах можно получить без электрических зарядов. Опыт показывает, что электромагнитные волны переносят энергию (используемую в различных технических устройствах). Факт существования электромагнитных волн и отвечает на поставленный вопрос о локализации энергии - она сосредоточена в электрическом поле. Временные характеристики Время инициации (log to от -10 до -6); Время существования (log tc от -10 до 15); Время деградации (log td от -10 до -6); Время оптимального проявления (log tk от -8 до 1). Диаграмма: 
Технические реализации эффекта Техническая реализация эффекта Для того, чтобы удостовериться в наличии энергии электрического поля, достаточно зарядить микрофарадный конденчастор до сотни вольт и разрядить его через амперный плавкий предохранитель. Последний сгорит, что и является следствием запасенной в конденсаторе энергии электрического поля. Применение эффекта Эфект настолько фундаментален, что можно смело считать его применением любой электротехнический прибор, содержащий по крайней мере один конденсатор. Литература  1. Эйхенвальд А.А. Электричество.- М.-Л.: Государственное издательство, 1931.- С.7-9, 68-69, 78-81.
2. Калашников С.Г. Электричество.- М.: Наука, 1977.- С.85-86, 91-92. |