Prírodné zdroje, z ktorých sa čerpá energia na jeho prípravu potrebné typy pre rôzne technologické procesy sa nazývajú energetické zdroje. Rozlišujú sa tieto druhy základných energetických zdrojov: chemická energia paliva; b atómová energia; vo vodnej energii, ktorá je hydraulická; g energia žiarenia zo slnka; d veterná energia. e energia prílivu a odlivu; f geotermálna energia. Primárny zdroj energie alebo energetický zdroj uhoľný plyn olej uránový koncentrát vodná energia solárna...

Zdieľajte svoju prácu na sociálnych sieťach

Ak vám táto práca nevyhovuje, v spodnej časti stránky je zoznam podobných prác. Môžete tiež použiť tlačidlo vyhľadávania

Prednáška č.1.

Základné definície

Energetický systém (energetický systém)pozostáva z elektrární, elektrických sietí a spotrebiteľov elektriny, ktoré sú vzájomne prepojené a spojené spoločným režimom a všeobecným riadením tohto režimu.

Elektrický (elektrický) systémide o súbor elektrických častí elektrárne, elektrických sietí a spotrebičov elektriny, t.j. je súčasťou energetického systému s výnimkou tepelných sietí a odberateľov tepla.

Elektrická sieťide o súbor elektroinštalácií na rozvod elektrickej energie pozostávajúci z rozvodní, rozvádzačov, nadzemných a káblových elektrických vedení.

Elektrické rozvodneje elektrická inštalácia určená na premenu elektriny z jedného napätia alebo frekvencie na iné napätie alebo frekvenciu.

Charakteristika energetických systémov

Frekvencia vo všetkých bodoch elektricky prepojených sietí je rovnaká

Rovnosť spotrebovanej a vyrobenej energie

Napätie v rôznych uzloch siete nie je rovnaké

Výhody prepojenia siete

Zvýšenie spoľahlivosti napájania

Zvýšenie stability energetických systémov

Zlepšenie technických a ekonomických ukazovateľov energetických systémov

Stabilná kvalita napájania

Zníženie potrebnej výkonovej rezervy

Podmienky zaťaženia jednotiek sa zlepšujú vyrovnaním krivky zaťaženia a znížením maximálneho zaťaženia energetického systému.

Je tu možnosť úplnejšieho využitia výrobných kapacít elektrární, vzhľadom na ich rozdielnosť geografická poloha podľa zemepisnej šírky a dĺžky.

Prevádzkovú kontrolu energetických sústav vykonávajú ich dispečerské služby, ktoré na základe príslušných výpočtov stanovujú optimálny prevádzkový režim elektrární a sietí rôznych napätí.

Zdroje energie

Existujú obnoviteľné a neobnoviteľné zdroje energie.

Prírodné zdroje, z ktorých sa čerpá energia na jej prípravu v požadovaných formách pre rôzne technologické procesy, sa nazývajú energetické zdroje.

Rozlišujú sa tieto typy základných energetických zdrojov:

a) chemická energia paliva;

b) jadrová energia;

c) vodná energia (t. j. hydraulická);

d) energia slnečného žiarenia;

e) veterná energia.

f) prílivová energia;

g) geotermálna energia.

Primárny zdroj energie alebo energetický zdroj (uhlie, plyn, ropa, uránový koncentrát, vodná energia, slnečná energia atď.) vstupuje do jedného alebo druhého meniča energie, ktorého výstupom je buď elektrická energia, alebo elektrická a tepelná energia. Ak tepelná energia nevzniká, potom je potrebné použiť prídavný menič energie z elektrickej na tepelnú (bodkované čiary na obr. 1.1).

Najväčšia časť elektrickej energie spotrebovanej u nás sa získava spaľovaním palív vyťažených z útrob zeme – uhlia, plynu, vykurovacieho oleja (produkt rafinácie ropy). Pri ich spaľovaní sa chemická energia paliva premieňa na tepelnú energiu.

Elektrárne, ktoré premieňajú tepelnú energiu získanú spaľovaním paliva na mechanickú energiu a tú na elektrickú energiu, sa nazývajú tepelné elektrárne (TES).

Elektrárne pracujúce pri najvyššom možnom zaťažení podstatnú časť roka sa nazývajú elektrárne so základným zaťažením, elektrárne využívané len časť roka na pokrytie „špičkového“ zaťaženia sa nazývajú špičkové elektrárne.

ES klasifikácia:

1. TPP (KPP, CHPP, GTS, PGPP)
2. JE (1-okruh, 2-okruh, 3-okruh)
3. Vodné elektrárne (priehrada, odklon)

Elektrická časť ES

Elektrické elektrárne (ES) sú komplexné technologické celky s celkový počet hlavné a pomocné zariadenia. Hlavné zariadenie slúži na výrobu, premenu, prenos a rozvod elektrickej energie, pomocné na vykonávanie pomocných funkcií (meranie, signalizácia, riadenie, ochrana a automatizácia atď.). Vzájomné prepojenie rôznych zariadení si ukážeme na zjednodušenej schéme zapojenia elektrického systému s napäťovými prípojnicami generátora (pozri obr. 1).

Ryža. 1

Elektrická energia generovaná generátorom sa dodáva na hlavné prípojnice a potom sa distribuuje medzi pomocné potreby VN, napäťové zaťaženie generátora zemného plynu a napájací systém. Jednotlivé prvky na obr. 1 sú určené:

1. Q spínače na zapnutie a vypnutie okruhu v normálnom a núdzovom režime.

2. Odpojovače QS na uvoľnenie napätia z častí elektrickej inštalácie bez napätia a na vytvorenie viditeľného prerušenia obvodu potrebného na opravu. Odpojovače sú spravidla opravné, nie prevádzkové prvky.

3. Prefabrikované prípojnice na príjem elektriny zo zdrojov a jej distribúciu medzi spotrebiteľov.

4. Reléové ochranné zariadenia na zistenie skutočnosti a miesta poškodenia v elektrickej inštalácii a na vydanie príkazu na odpojenie poškodeného prvku.

5. Automatizačné zariadenia A na automatické zapínanie alebo spínanie obvodov a zariadení, ako aj na automatickú reguláciu prevádzkových režimov prvkov elektroinštalácie.

6. Meracie prístroje IP na sledovanie prevádzky hlavného zariadenia elektrárne a kvality energie, ako aj na účtovanie vyrobenej a dodanej elektriny.

7. Prúdové transformátory TA a napäťová TV.

Bezpečnostné otázky:

1. Uveďte definíciu energetického systému a všetkých prvkov v ňom zahrnutých.
2. Základné parametre elektriny.
3. Aké sú zdroje energie prírodné zdroje?
4. Ktoré elektrárne sa nazývajú tepelné?
5. Aké spôsoby výroby elektriny sú tradičné?
6. Aké spôsoby výroby elektriny sa považujú za netradičné?
7. Uveďte typy obnoviteľných zdrojov energie?
8. Uveďte typy neobnoviteľných zdrojov energie?
9. Aké typy elektrární sú klasifikované ako tepelné elektrárne?
10. Vymenujte technické a ekonomické výhody prepojenia energetických systémov.
11. Ktoré elektrárne sa nazývajú základné zaťaženie a ktoré vrcholia?
12. Aké sú požiadavky na energetické systémy?
13. Uveďte hlavné účely automatizačných zariadení, prúdových a napäťových transformátorov a spínačov.
14. Uveďte hlavné účely odpojovačov, reléových ochranných zariadení a prípojníc. Aký je účel reaktora obmedzujúceho prúd?

Ďalšie podobné diela, ktoré by vás mohli zaujímať.vshm>
4138.		Alternatívny systém hlasovania. Kumulatívny systém hlasovania. Baliv systém	4,28 kB
	Alternatívny systém hlasovania. Kumulatívny systém hlasovania. Guľový systém Spôsobom, ktorý zabezpečuje neúčinnosť systému absolútnej väčšiny aj v prvom kole volieb, je alternatívou k preferenčnému hlasovaniu alebo absolútnemu hlasovaniu pre ktoréhokoľvek kandidáta, pričom hlasuje za jedného kandidáta a nie uvádza, v akom poradí sú jeho výhody pre ostatných. . Takýto systém zaviedli v Austrálii počas volieb do Snemovne reprezentantov dolnej komory austrálskeho parlamentu.
9740.		Japonský stranícky politický systém a volebné právo a systém	47,98 kB
	Základné ľudské práva zaručuje japonská ústava. Sú definované ako večné a neotrasiteľné. Tieto práva zahŕňajú právo na rovnosť, slobodu, sociálne práva, právo na ochranu základných ľudských práv. Ústava umožňuje obmedziť ľudské práva, ak zasahujú do spoločného blaha alebo do práv iných.
5899.		Systém práva a systém legislatívy	22,78 kB
	Systém práva a systém zákonodarstva Pojem systém práva Systém práva je vnútorná štruktúraštruktúra práva odrážajúca unifikáciu a diferenciáciu právnych noriem. Hlavným účelom tohto konceptu je súčasne vysvetliť integráciu a rozdelenie normatívneho orgánu na odvetvia a inštitúcie a podať systematický popis pozitívneho práva ako celku. Tu je potrebné osobitne zdôrazniť, že štruktúra práva, jeho systém, určuje jeho formu, systém právnej úpravy a je s ňou nerozlučne spätý. tie práva a povinnosti, ktoré sa stali...
4136.		Väčšinový volebný systém absolútnej väčšiny. Väčšinový volebný systém volebnej väčšiny	3,91 kB
	Pozrime sa na súčasný typ jednonominálnych väčšinových systémov – systém absolútnej väčšiny, na rozdiel od predchádzajúceho systému voľby kandidáta, ktorý umožňuje odobrať viac ako polovicu hlasov voličov, takže vzorec je 50 plus. jeden hlas. Takto systém výberu absolútnej väčšiny prebieha najčastejšie v dvoch kolách. Keď systém stagnuje, je zvyčajne nižšia hranica účasti voličov na hlasovaní. Hlavnou chybou väčšinového systému absolútnej väčšiny je úplná neúčinnosť volieb.
17060.		Elektrické napájanie integrovaných energetických systémov Jednotného energetického systému Ruska	271,02 kB
	Elektrické napájanie integrovaných energetických systémov Jednotného energetického systému Ruska Ekonomický rozvojúzemných celkov akéhokoľvek hierarchickej úrovni vrátane veľkých združení regiónov a makroregiónov je do značnej miery determinovaná úrovňou ich zásobovania energiou. Na druhej strane objem dodávok energie limituje maximálny možný objem výsledných parametrov pre rozvoj územných subjektov, najmä GRP, pri danej úrovni energetickej efektívnosti ekonomiky. Správne...
4902.		Lodná elektráreň (SPU)	300,7 kB
	Prípustné namáhanie v ohybe pre liatinové piesty. Ohybové napätie, ku ktorému dochádza pri pôsobení sily. Šmykové napätie. Prípustné napätie v ohybe a šmyku: Prípustné napätie v ohybe pre legovanú oceľ: Prípustné napätie v šmyku.
6751.		ELEKTRICKÝ OBlúK	157,31 kB
	Po rozbití tekutého kovového mostíka sa na katóde, ktorá je základňou oblúka, vytvorí škvrna. Počet elektrónov v dôsledku termionickej emisie je malý a tento proces slúži na zapálenie oblúka a je iniciátorom oblúka. Teplota valca oblúka dosahuje 7000 K.
6599.		Elektrická časť osvetlenia	387,62 kB
	Elektrická časť osvetlenia. Podľa technologického účelu sú prijímače elektriny klasifikované v závislosti od druhu energie, na ktorú tento prijímač premieňa elektrickú energiu, najmä: hnacie mechanizmy strojov a mechanizmov; elektrotepelné a elektrické elektrárne; elektrochemické inštalácie...
1820.		Okresná elektrická sieť	299,76 kB
	Tento projekt obsahuje nasledujúce časti: úvod, v ktorom sformulujeme cieľ projektu, vytvoríme spojenie medzi prijatými rozhodnutiami a úlohami projektovania a prevádzky iných objektov, zdôvodníme relevantnosť pripravovanej témy projektu; výkonová rovnováha v napájacom systéme, v dôsledku čoho určujeme výkon kompenzačných zariadení každej rozvodne; šesť počiatočné možnosti navrhnutá sieť; výber návrhu napätia pre rozvodné vedenia a výber najoptimálnejšej možnosti; elektrický...
11575.		Lodná elektráreň (SPP)	289,36 kB
	Ako zdroje regulovaného napätia sa používa jednosmerný generátor alebo polovodičový usmerňovač. Udržiavanie konštantnej frekvencie zase vedie k stabilizácii rýchlosti otáčania hriadeľa hlavného ťahača.

Energetický prístup k interakcii. Energetický prístup k interakcii elektrické náboje je, ako uvidíme, veľmi plodný vo svojich praktických aplikáciách a navyše otvára možnosť iného pohľadu na samotné elektrické pole ako na fyzikálnu realitu.

V prvom rade zistíme, ako môžeme prísť ku konceptu interakčnej energie sústavy nábojov.

1. Najprv uvažujme sústavu dvoch bodových nábojov 1 a 2. Nájdite algebraický súčet elementárnych prác síl F a F2, s ktorými tieto náboje interagujú. Nech v nejakom referenčnom K-rámci počas času cU náboje vykonali pohyby dl a dl 2. Potom zodpovedajúca práca týchto síl

6L, 2 = F, dl, + F2 dl2.

Vzhľadom na to, že F2 = - F, (podľa tretieho Newtonovho zákona), prepíšeme predchádzajúci výraz: Mlj, = F,(dl1-dy.

Hodnota v zátvorkách je pohyb náboja 1 voči náboju 2. Presnejšie ide o pohyb náboja / v /("-vzťažnom rámci, pevne spojený s nábojom 2 a pohybujúci sa s ním translačne vzhľadom na originál). /(-systém. Pohyb dl, náboj 1 v /(-systéme môže byť reprezentovaný ako posunutie dl2 systému /("- plus posunutie dl, náboj / vzhľadom na tento /("-systém: dl, = dl2+dl, teda dl, - dl2 = dl" , A

Ukazuje sa teda, že súčet elementárnej práce v ľubovoľnej /(-referenčnej sústave sa vždy rovná elementárnej práci vykonanej silou pôsobiacou na jeden náboj v referenčnej sústave, kde je druhý náboj v pokoji. Inými slovami, práca 6L12 nezávisí od výberu počiatočných /( -referenčných systémov.

Sila F„ pôsobiaca na náboj / zo strany náboja 2 je konzervatívna (ako centrálna sila). Preto prácu tejto sily na posune dl možno znázorniť ako zníženie potenciálnej energie náboja 1 v poli náboja 2 alebo ako zníženie potenciálnej energie interakcie uvažovaného páru nábojov:

kde 2 je hodnota, ktorá závisí len od vzdialenosti medzi týmito nábojmi.

2. Teraz prejdime k systému troch bodových poplatkov (výsledok získaný pre tento prípad možno ľahko zovšeobecniť na systém ľubovoľného počtu poplatkov). Prácu, ktorú vykonajú všetky interakčné sily pri elementárnych pohyboch všetkých nábojov, možno znázorniť ako súčet práce všetkých troch párov interakcií, teda 6A = 6A (2 + 6A, 3 + 6A 2 3. Ale pre každú dvojicu interakcií , len čo sa ukázalo, je 6L ik = - d Wik, teda

kde W je interakčná energia daného systému nábojov,

W «= wa + Wtз + w23.

Každý člen tohto súčtu závisí od vzdialenosti medzi príslušnými nábojmi, teda od energie W

daného systému poplatkov je funkciou jeho konfigurácie.

Podobné úvahy samozrejme platia pre systém ľubovoľného počtu poplatkov. To znamená, že môžeme povedať, že každá konfigurácia ľubovoľného systému nábojov má svoju vlastnú energetickú hodnotu W a práca všetkých interakčných síl pri zmene tejto konfigurácie sa rovná poklesu energie W:

bl = -ag. (4.1)

Energia interakcie. Nájdime výraz pre energiu W. Najprv uvažujme opäť sústavu troch bodových nábojov, pre ktoré sme ukázali, že W = - W12+ ^13+ ^23- Transformujme tento súčet nasledovne. Predstavme si každý výraz Wik v symetrickom tvare: Wik= ]/2(Wlk+ Wk), keďže Wik=Wk, Potom

Zoskupujme členov s rovnakými prvými indexmi:

Každý súčet v zátvorkách je energia Wt interakcie i-tého náboja so zvyšnými nábojmi. Preto je možné posledný výraz prepísať takto:

Zovšeobecnenie ľubovoľného

Výsledné vyjadrenie pre systém z počtu nábojov je zrejmé, pretože je zrejmé, že vykonané argumenty sú úplne nezávislé od počtu nábojov tvoriacich systém. Takže interakčná energia systému bodových nábojov

Majte na pamäti, že Wt =<7,9, где qt - i-й заряд системы; ф,- потен­циал, создаваемый в месте нахождения г-го заряда всеми остальными зарядами системы, получим окончательное выражение для энергии взаимодействия системы точечных зарядов:

Príklad. Štyri rovnaké bodové náboje q sa nachádzajú vo vrcholoch štvorstenu s hranou a (obr. 4.1). Nájdite interakčnú energiu nábojov tohto systému.

Interakčná energia každého páru nábojov je tu rovnaká a rovná sa = q2/Ale0a. Takýchto interagujúcich párov je celkovo šesť, ako je možné vidieť na obrázku, preto interakčná energia všetkých bodových nábojov daného systému

W = 6№, = 6<72/4яе0а.

Iný prístup k riešeniu tohto problému je založený na použití vzorca (4.3). Potenciál φ v mieste jedného z nábojov sa v dôsledku poľa všetkých ostatných nábojov rovná φ = 3<7/4яе0а. Поэтому

Celková energia interakcie. Ak sú náboje rozložené kontinuálne, potom rozkladom systému nábojov na množinu elementárnych nábojov dq = p dV a prechodom od sčítania v (4.3) k integrácii dostaneme

kde f je potenciál vytvorený všetkými nábojmi systému v prvku s objemom dV. Podobný výraz možno napísať pre rozloženie nábojov, napríklad po povrchu; Na to stačí nahradiť p za o a dV za dS vo vzorci (4.4).

Niekto by sa mohol mylne domnievať (a to často vedie k nedorozumeniam), že výraz (4.4) je len modifikovaný výraz (4.3), ktorý zodpovedá nahradeniu myšlienky bodových nábojov myšlienkou súvisle distribuovaného náboja. V skutočnosti to tak nie je - oba výrazy sa líšia svojim obsahom. Pôvod tohto rozdielu je v rôznom význame potenciálu φ obsiahnutom v oboch výrazoch, čo najlepšie vysvetľuje nasledujúci príklad.

Nech sa sústava skladá z dvoch guľôčok s nábojmi d a q2, vzdialenosť medzi guľôčkami je oveľa väčšia ako ich veľkosť, takže náboje ql a q2 môžeme považovať za bodové náboje.

Podľa vzorca (4.3)

W= "AUitPi +2> kde, f[ je potenciál vytvorený nábojom q2 v mieste

nájdenie náboja má podobný význam

a potenciálna f2.

Podľa vzorca (4.4) musíme rozdeliť náboj každej gule na nekonečne malé prvky p AV a každý z nich vynásobiť potenciálom φ vytvoreným nielen nábojmi druhej gule, ale aj nábojovými prvkami tejto gule. Je jasné, že výsledok bude úplne iný, a to:

W=Wt + W2+Wt2, (4,5)

kde Wt je energia vzájomného pôsobenia nábojových prvkov prvej gule; W2 - to isté, ale pre druhú loptu; Wi2 je energia interakcie medzi nábojovými prvkami prvej gule a nábojovými prvkami druhej gule. Energie W a W2 sa nazývajú vlastné energie nábojov qx a q2 a W12 je energia interakcie náboj-náboj q2.

Vidíme teda, že výpočet energie W pomocou vzorca (4.3) dáva iba Wl2 a výpočet pomocou vzorca (4.4) dáva celkovú interakčnú energiu: okrem W(2 aj vlastné energie IF a W2. Ignorovanie tejto okolnosti je často zdrojom hrubých chýb.

K tejto problematike sa vrátime v § 4.4 a teraz získame niekoľko dôležitých výsledkov pomocou vzorca (4.4).

· Potenciál elektrického poľa je hodnota rovnajúca sa pomeru potenciálnej energie bodového kladného náboja umiestneného v danom bode poľa k tomuto náboju

alebo potenciál elektrického poľa je hodnota rovnajúca sa pomeru práce vykonanej silami poľa na posunutie bodového kladného náboja z daného bodu v poli do nekonečna k tomuto náboju:

Potenciál elektrického poľa v nekonečne sa bežne považuje za nulový.

Všimnite si, že keď sa náboj pohybuje v elektrickom poli, práca A v.s vonkajšie sily majú rovnakú veľkosť ako pôsobia A s.p sila poľa a opačné znamienko:

A v.s = – A s.p.

· Potenciál elektrického poľa vytvorený bodovým nábojom Q na diaľku r z poplatku,

· Potenciál elektrického poľa vytvorený kovom, ktorý nesie náboj Q guľa s polomerom R, na diaľku r od stredu gule:

vo vnútri gule ( r<R) ;

na povrchu gule ( r=R) ;

mimo sféry (r>R) .

Vo všetkých vzorcoch uvedených pre potenciál nabitej gule je e dielektrická konštanta homogénneho nekonečného dielektrika obklopujúceho guľu.

· Potenciál elektrického poľa vytvorený systémom n bodové náboje sa v danom bode v súlade s princípom superpozície elektrických polí rovná algebraickému súčtu potenciálov j 1, j 2, ... , j n, vytvorených jednotlivými bodovými poplatkami Q 1, Q 2, ..., Qn:

· Energia W interakcie systému bodových poplatkov Q 1, Q 2, ..., Qn je určená prácou, ktorú môže tento systém nábojov vykonať pri ich vzájomnom pohybe do nekonečna, a je vyjadrená vzorcom

kde je potenciál poľa vytvoreného všetkými p– 1 poplatky (okrem i th) v mieste, kde sa nachádza náboj Qi.

· Potenciál súvisí so silou elektrického poľa vzťahom

V prípade elektrického poľa so sférickou symetriou je tento vzťah vyjadrený vzorcom

alebo v skalárnej forme

a v prípade homogénneho poľa, t.j. poľa, ktorého sila v každom bode je rovnaká ako veľkosť, tak aj smer

Kde j 1 A j 2- potenciály bodov dvoch ekvipotenciálnych plôch; d – vzdialenosť medzi týmito povrchmi pozdĺž siločiary elektrického poľa.

· Práca vykonaná elektrickým poľom pri pohybe bodového náboja Q z jedného bodu poľa s potenciálom j 1, inému s potenciálom j 2

A=Q∙(j 1 – j 2), alebo

Kde E l - premietanie vektora napätia na smer pohybu; dl- pohyb.

V prípade homogénneho poľa má tvar posledný vzorec

A=Q∙E∙l∙cosa,

Kde l- pohyb; a- uhol medzi vektorom a smerom posunutia.

Dipól je systém dvoch bodových elektrických nábojov rovnakej veľkosti a opačného znamienka, teda vzdialenosti l medzi ktorými je oveľa menšia vzdialenosť r od stredu dipólu k pozorovacím bodom.

Vektor od záporného náboja dipólu k jeho kladnému náboju sa nazýva rameno dipólu.

Poplatkový produkt | Q| dipól na jeho ramene sa nazýva elektrický moment dipólu:

Sila dipólového poľa

Kde r- elektrický dipólový moment; r- modul polomerového vektora nakreslený od stredu dipólu do bodu, v ktorom nás zaujíma intenzita poľa; α je uhol medzi vektorom polomeru a ramenom dipólu.

Potenciál dipólového poľa

Mechanický moment pôsobiaci na dipól s elektrickým momentom umiestneným v rovnomernom elektrickom poli s intenzitou

alebo M=p∙E∙ hriech,

kde α je uhol medzi smermi vektorov a .

V nerovnomernom elektrickom poli pôsobí na dipól okrem mechanického momentu (dvojica síl) aj nejaká sila. V prípade poľa, ktoré je symetrické okolo osi X,pevnosť je vyjadrená pomerom

kde je parciálna derivácia intenzity poľa charakterizujúca stupeň nehomogenity poľa v smere osi X.

So silou F x je kladné. To znamená, že pod jeho vplyvom je dipól vtiahnutý do oblasti silného poľa.

Potenciálna energia dipólu v elektrickom poli

Elektrická energia sústavy nábojov.

Práca v teréne počas polarizácie dielektrika.

Energia elektrického poľa.

Ako každá hmota, aj elektrické pole má energiu. Energia je funkciou stavu a stav poľa je daný silou. Z toho vyplýva, že energia elektrického poľa je jednoznačnou funkciou intenzity. Pretože je mimoriadne dôležité zaviesť koncepciu koncentrácie energie v teréne. Meradlom koncentrácie energie poľa je jeho hustota:

Nájdime výraz pre. Za týmto účelom uvažujme pole plochého kondenzátora, pretože ho považujeme za jednotné. Elektrické pole v akomkoľvek kondenzátore vzniká počas procesu nabíjania, čo možno znázorniť ako prenos náboja z jednej dosky na druhú (pozri obrázok). Základná práca vynaložená na prenos náboja sa rovná:

kde a kompletná práca:

čo zvyšuje energiu poľa:

Vzhľadom na to (neexistovalo žiadne elektrické pole) pre energiu elektrického poľa kondenzátora získame:

V prípade paralelného doskového kondenzátora:

keďže, - objem kondenzátora sa rovná objemu poľa. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, hustota energie elektrického poľa sa rovná:

Tento vzorec platí len v prípade izotropného dielektrika.

Hustota energie elektrického poľa je úmerná druhej mocnine intenzity. Tento vzorec, hoci získaný pre rovnomerné pole, platí pre akékoľvek elektrické pole. Vo všeobecnosti možno energiu poľa vypočítať pomocou vzorca:

Výraz zahŕňa dielektrickú konštantu. To znamená, že v dielektriku je hustota energie väčšia ako vo vákuu. Je to spôsobené tým, že keď sa v dielektriku vytvorí pole, vykoná sa dodatočná práca spojená s polarizáciou dielektrika. Dosaďte hodnotu vektora elektrickej indukcie do výrazu pre hustotu energie:

Prvý člen je spojený s energiou poľa vo vákuu, druhý - s prácou vynaloženou na polarizáciu jednotkového objemu dielektrika.

Elementárna práca vynaložená poľom na prírastok polarizačného vektora sa rovná.

Práca polarizácie na jednotku objemu dielektrika sa rovná:

pretože to bolo potrebné dokázať.

Uvažujme systém dvoch bodových nábojov (pozri obrázok) podľa princípu superpozície v ľubovoľnom bode v priestore:

Hustota energie elektrického poľa

Prvý a tretí výraz sú spojené s elektrickými poľami nábojov a druhý výraz odráža elektrickú energiu spojenú s interakciou nábojov:

Vlastná energia nábojov je pozitívna a interakčná energia môže byť pozitívna alebo negatívna.

Na rozdiel od vektora nie je energia elektrického poľa aditívna veličina. Interakčná energia môže byť reprezentovaná jednoduchším vzťahom. Pre dva bodové náboje sa interakčná energia rovná:

ktorý možno vyjadriť ako súčet:

kde je potenciál nábojového poľa v mieste náboja a je potenciál nábojového poľa v mieste náboja.

Zovšeobecnením získaného výsledku na systém ľubovoľného počtu poplatkov dostaneme:

kde je náboj systému, je potenciál vytvorený v mieste náboja, všetci ostatní systémové poplatky.

Ak sú náboje rozložené kontinuálne s objemovou hustotou, súčet by sa mal nahradiť integrálom objemu:

kde je potenciál vytvorený všetkými nábojmi systému v prvku s objemom. Výsledný výraz zodpovedá celková elektrická energia systémov.

Práca vykonaná elektrickým poľom na pohyb náboja

Pracovný koncept A elektrické pole E pohybom náboja Q sa zavádza v plnom súlade s definíciou mechanickej práce:

Kde - potenciálny rozdiel (používa sa aj pojem napätie)

Mnohé problémy zvažujú nepretržitý prenos náboja počas určitého časového obdobia medzi bodmi s daným potenciálnym rozdielom U(t), v tomto prípade by sa mal vzorec pre prácu prepísať takto:

kde je sila prúdu

Výkon elektrického prúdu v obvode

Sila W elektrický prúd pre úsek obvodu sa určuje obvyklým spôsobom, ako derivát práce A v čase, teda výrazom:

Toto je najvšeobecnejší výraz pre výkon v elektrickom obvode.

Berúc do úvahy Ohmov zákon:

Elektrická energia uvoľnená pri odpore R možno vyjadriť prúdom: ,

Práca (uvoľnené teplo) je teda integrálom výkonu v čase:

Energia elektrických a magnetických polí

Pre elektrické a magnetické polia je ich energia úmerná druhej mocnine intenzity poľa. Treba poznamenať, že prísne vzaté, termín energiu elektromagnetického poľa nie je úplne správne. Výpočet celkovej energie elektrického poľa dokonca jedného elektrónu vedie k hodnote rovnajúcej sa nekonečnu, pretože príslušný integrál (pozri nižšie) sa rozchádza. Nekonečná energia poľa úplne konečného elektrónu je jedným z teoretických problémov klasickej elektrodynamiky. Namiesto toho vo fyzike zvyčajne používajú tento koncept hustota energie elektromagnetického poľa(v určitom bode priestoru). Celková energia poľa sa rovná integrálu hustoty energie v celom priestore.

Hustota energie elektromagnetického poľa je súčtom hustoty energie elektrického a magnetického poľa.

V sústave SI:

Kde E- intenzita elektrického poľa, H- intenzita magnetického poľa, - elektrická konštanta a - magnetická konštanta. Niekedy sa pre konštanty a – používajú sa termíny dielektrická konštanta a magnetická permeabilita vákua – ktoré sú extrémne nešťastné a dnes sa už takmer nepoužívajú.

Energia elektromagnetického poľa prúdi

Pre elektromagnetickú vlnu je hustota energetického toku určená Poyntingovým vektorom S(v ruskej vedeckej tradícii - Umov-Poyntingov vektor).

V sústave SI sa Poyntingov vektor rovná: ,

Vektorový súčin intenzity elektrického a magnetického poľa a je nasmerovaný kolmo na vektory E A H. To prirodzene súhlasí s priečnou vlastnosťou elektromagnetických vĺn.

Zároveň možno vzorec pre hustotu toku energie zovšeobecniť pre prípad stacionárnych elektrických a magnetických polí a má presne rovnaký tvar: .

Samotná skutočnosť existencie energetických tokov v konštantných elektrických a magnetických poliach na prvý pohľad vyzerá veľmi zvláštne, ale nevedie to k žiadnym paradoxom; Okrem toho sa takéto toky zisťujú v experimente.