Energitæthed i et elektrostatisk felt

Relaterede dokumenter
Elektromagnetisme 3 Side 1 af 8 Dielektrika 1. Elektrisk dipol

Elektromagnetisme 13 Side 1 af 8 Maxwells ligninger. Forskydningsstrømme I S 1

Elektromagnetisme 13 Side 1 af 8 Maxwells ligninger. Forskydningsstrømme I S 1

Elektromagnetisme 7 Side 1 af 12 Elektrisk strøm. Elektrisk strøm

Elektromagnetisme 15 Side 1 af 5 Molekylært elektrisk felt. Molekylært E-felt i et dielektrikum. mol

Overgangsbetingelser for D- og E-felt

Grafregner-projekt om differentiation.

Elektrostatisk energi

Elektromagnetisme 14 Side 1 af 10 Elektromagnetiske bølger. Bølgeligningen

Elektromagnetisme 7 Side 1 af 12 Elektrisk strøm. Elektrisk strøm

OM SELVINDUKTION. Hvad er selvinduktion. 0 = H/m

Elektromagnetisme 14 Side 1 af 9 Elektromagnetiske bølger. Bølgeligningen

DesignMat Uge 8 Integration og elementære funktioner

Tilstandssummen. Ifølge udtryk (4.28) kan MB-fordelingen skrives , (5.1) og da = N, (5.2) . (5.3) Indføres tilstandssummen 1 , (5.

8 SØJLE OG VÆGELEMENTER 1

Elementære funktioner

Elementære funktioner

Marius tanker. Af Hans Marius Kjærsgaard. - I et vektorfelt

REGULARITET AF LØSNINGER M.M.

Første og anden hovedsætning kombineret

Elektrostatisk energi

Interferens og gitterformlen

Konstruktion IIIb, gang 11 (Dimensionering af bjælker)

Dielektrisk forskydning

Introduktion til Modelanalyse Note til Økonomiske Principper B

BRUGERUNDERSØGELSE 2014 PLEJEBOLIG. Ørestad Plejecenter. Sundheds- og Omsorgsforvaltningen - Brugerundersøgelse 2014: Plejebolig 1

2x MA skr. årsprøve

Koblede svingninger. Thomas Dan Nielsen Troels Færgen-Bakmar Mads Sørensen juni 2005

Elementær Matematik. Ligninger og uligheder

Forslag til Kommuneplantillæg med VVM-redegørelse for Ny 400 kv-højspændingsforbindelse fra Kassø til Tjele. Trekantområdets kommuner.

Opgave 1 ( Toppunktsformlen )

Statistisk mekanik 10 Side 1 af 7 Sortlegemestråling og paramagnetisme. Sortlegemestråling

Youngs dobbeltspalteforsøg 1

RISIKOVURDERING. μg l = K 5,2. / l l

fischer Power-Fast skruer Ny generation af skruer med innovativ udformning

Statistisk mekanik 10 Side 1 af 7 Sortlegemestråling og paramagnetisme. Sortlegemestråling

Noter til elektromagnetisme

Den klassiske oscillatormodel

Marius tanker. Af Hans Marius Kjærsgaard. - I et vektorfelt

Bilag. Region Midtjylland. Endelig vedtagelse af takster 2007 for den kollektive trafik i Region Midtjylland

KØBENHAVNS UNIVERSITET NATURVIDENSKABELIG BACHELORUDDANNELSE Skriftlig prøve i Fysik 4 (Elektromagnetisme) 27. juni 2008

Vejledning og garanti facadeplader fra LAMIPRO

Bygningskonstruktion og Arkitektur, 5 (Dimensionering af bjælker)

Diskriminantformlen. Frank Nasser. 12. april 2011

Statistisk mekanik 6 Side 1 af 11 Hastighedsfordeling for ideal gas. Enatomig ideal gas

Aftale om overførsel af ferie i henhold til ferieaftalen af 21. juni 2012

Classical Mechanics (3. edition) by Goldstein, Poole & Safko

Statistisk mekanik 5 Side 1 af 11 Hastighedsfordeling for ideal gas. Enatomig ideal gas

Rettevejledning til HJEMMEOPGAVE 2 Makro 1, 2. årsprøve, foråret 2007 Peter Birch Sørensen

Kort om. Andengradspolynomier (2012) Karsten Juul

BYG DTU. Forankring af Armering i Murværk. Lars Zenke Hansen. Rapport BYG DTU R ISSN ISBN

Matematik - September 2001 Afleveret d. 27/4-2006

Det Lille Big Bang. Indespærrede kvarker og gluoner Det grundlæggende sigte med de store kollisionsforsøg er at

Kursusgang 5 Afledte funktioner og differentialer Repetition

Elektromagnetisme 10 Side 1 af 11 Magnetisme. Magnetisering

Figur 3: Illustration af hvordan en børsteløs DC-motor kan betragtes rent magnetisk.

Matematik D. Almen voksenuddannelse. Skriftlig prøve. Torsdag den 18. maj 2017 kl AVU172-MAT/D. (4 timer)

Forslag til Kommuneplantillæg med VVM-redegørelse for Ny 400 kv-højspændingsforbindelse fra Kassø til Tjele. Haderslev Kommune.

Elektromagnetisme 12 Side 1 af 6 Magnetisk energi. Magnetisk energi

isosteelpress

Uddannelsesordning for uddannelsen til CNC Tekniker

Anvendt Statistik Lektion 8. Multipel Lineær Regression

KONDENSATORER (DC) Princip og kapacitans Serie og parallel kobling Op- og afladning

MULTI-MONTI PLUS BETONBOLT

VZ-ventiler 2/3/4-vejs

VZ-ventiler 2/3/4-vejs

Uddannelsesordning for uddannelsen til. snedker

It i fagene - Helsingør. Det faglige digitale penalhus WORKSHOPS Matematik

LEJER OG TRANSMISSIONER. Løftekæder

Forslag til Kommuneplantillæg med VVM-redegørelse for Ny 400 kv-højspændingsforbindelse fra Kassø til Tjele. Silkeborg Kommune.

Supplerende opgaver. S1.3.1 Lad A, B og C være delmængder af X. Vis at

Formelsamling Matematik på højniveau version 2.0 af Daniel Thaagaard Andreasen & Kristian Jerlsev Aarhus Universitet Institut for Fysik og Astronomi

Terrændæk Isolering over Gulvbeton Ingen 75 mm. Vægkonstruktion U [W/m²K] V1 V2 V1 V2 V1 V2 V1 V2 V1 V2 0,820 0,735 0,729 0,313 0,237

Grafisk design. Workflow. Hvordan blev det lavet?

Elektromagnetisme 8 Side 1 af 8 Magnetfelter 1. Magnetisk induktion. To punktladninger og q påvirker (i vakuum) som bekendt hinanden med en. qq C.

Hjemmeopgavesæt

Hulsten. Bor et hul i korrekt diameter og dybde. Rens hullet grundigt. Sæt sihylsen ind i hulstenen. Indfør gevindstangen med en drejende bevægelse

SIDDER DU GODT? En brugerhåndbog for kørestolsbrugere Af Helle Dreier

Opgave 1. (a) Bestem de to kapacitorers kapacitanser C 1 og C 2.

MULTI-MONTI BETONBOLT

Kapitel 11 Lineær regression

Magnetisk dipolmoment

Bernoulli s lov. Med eksempler fra Hydrodynamik og aerodynamik. Indhold

Statistisk mekanik 12 Side 1 af 9 Van der Waals-gas

Projekt 7.3 Firkantstrigonometri og Ptolemaios sætning i cykliske firkanter

Dynamik. 1. Kræfter i ligevægt. Overvejelser over kræfter i ligevægt er meget vigtige i den moderne fysik.

P Œ.. ʲ,.. ŠÊ²,.. ŠÊ² ±μ,.. Œ ² Ìμ, Š.. ŒÊÌ. Š Œ ˆ ˆ ˆŠ Š ˆ ƒ ƒ Œ ˆ Ÿ Š ˆ -2Œ

U = φ. R = ρ l A. Figur 1 Sammenhængen mellem potential, φ og spændingsfald, U: U = φ = φ 1 φ 2.

DETTE OPGAVESÆT INDEHOLDER 6 OPGAVER MED IALT 11 SPØRGSMÅL. VED BEDØMMELSEN VÆGTES DE ENKELTE

Værdier og værdibaseret ledelse resultat af undersøgelse

Preben Holm - Copyright 2002

Matematisk modellering og numeriske metoder. Lektion 11

Pakke 3. Euronorm. 2 med 70 (47+23) 4 12 år 331

Dansk Fysikolympiade 2015 Udtagelsesprøve søndag den 19. april Teoretisk prøve. Prøvetid: 3 timer

LOKALPLAN ERHVERV MM. PRINSENSGADE AALBORG MIDTBY

Statistisk mekanik 12 Side 1 af 9 Van der Waals-gas

Matematisk modellering og numeriske metoder. Lektion 11

FRIAFIT - Elektrosvejsefittings afløb

Udledning af den barometriske højdeformel. - Beregning af højde vha. trykmåling. af Jens Lindballe, Silkeborg Gymnasium

Teknisk datablad. Type oversigt. Tekniske data. Sædeventil, 2-vejs, med flange PN 16 Til lukkede varmtvands- og dampsystemer

Transkript:

Elektromagnetisme 6 ie af 5 Elektrostatisk energi Energitæthe i et ektrostatisk ft I utryk (5.0) er en ektrostatiske energi E af en laningsforing utrykt ve ennes laningstæthe ρ, σ og tilhørene ektrostatiske potential ϕ. I et flg. vil ette utryk omskrives, såan at E i steet utrykkes ve e fter E, D, som en pågælene laningstæthe giver anlening til. Betragt et lineært iektrikum me rumfang, yre overflae og ineholene et antal leere me samlet overflae. Iet et antages, at al overflaaning sier på overflaen af leerne, fås for ' nˆ ' iektrikumet ifølge utryk (4.6): ρ (inl) = D, σ' = 0, (6.) ˆn og for leerne ifølge utryk (5.3): ρ = 0, σ = D nˆ. (6.) e insættse i utryk (5.0) fås sålees: E ˆ = ϕ D + ϕ D n A (--7) = ( ) ˆ ϕ D ϕ D + D n A ϕ Div. sætn. = ϕ D nˆ' A + E D ϕ D nˆ' A + ' = ϕ Dn ˆ ' A+. E D ' (6.3) Thomas B. Lynge, Institut for Fysik og Nanoteknologi, AAU /0/007

Elektromagnetisme 6 ie af 5 Elektrostatisk energi Divergenssætningen gæler for vilkårligt rumfang me tilhørene omsluttene flae + ', så utryk (6.3) gæler sålees også, svom flyttes meget langt væk fra e betragtee laninger. Da D-ftet er proportionalt me E-ftet, som ifølge Coulombs lov aftager me over kvaratet på afstanen r til e laninger, er skaber ftet: D, r ϕ ifølge utryk (.8) aftager me over r: ϕ, r Arealet af vokser me kvaratet på afstanen r: ' r, aftager overflaeintegralet i utryk (6.3) alt i alt me over r og går erme mo nul, hvis flyttes uenigt langt væk. Den ektrostatiske energi af laningsforingen er sålees givet ve E = E D 3, (6.4) hvor E og D er fterne skabt af en pågælene laningsforing. Bemærk, at vi nu utrykker energien som værene ineholt i fterne, hvilket skal vise sig nyttigt i beskrivsen af ektromagnetiske fter. Biraget fra overflaeintegralet er herme overflyttet til rumfangsintegralet, iet øges i takt me. Thomas B. Lynge, Institut for Fysik og Nanoteknologi, AAU /0/007

Elektromagnetisme 6 ie 3 af 5 Elektrostatisk energi Energitæthe: På samme måe som at laningen Q ineholt i rumfanget er givet ve Q = ρ, (6.5) kan en ektrostatiske energi ifølge utryk (6.4) beskrives vha. en ektrostatisk energitæthe e = E D. (6.6) For lineære, isotrope iektrika haves sålees ε = = D. (6.7) ε e E Thomas B. Lynge, Institut for Fysik og Nanoteknologi, AAU /0/007

Elektromagnetisme 6 ie 4 af 5 Elektrostatisk energi Kapacitorer En kapacitor er en ektrisk komponent, er har kapacitet til at opbevare ektrostatisk energi i form af ophobet laning. Plaekapacitor: Kapacitorer kan have alle mulige +Q uformninger, men en plaekapacitor består af to E parallle metalplaer, er Q tilsammen er ektrisk neutrale. Der er en positiv potentialtilvækst, kalet spæningsforsklen U, fra en negativt til en positivt laee plae: U + =Δ ϕ = ϕ ϕ = E r > 0, (6.8) + og a E-ftet er proportionalt me laningen, er U et også: C Q = CU, C = F. (6.9) Proportionalitetskonstanten C er kapacitansen af en pågælene kapacitor, iet C angiver en opbevaree laning pr. spæningsforsk. ϕ + ϕ I plaekapacitoren sier al laningen på overflaen af leere, og en ektrostatiske energi er erme givet ve utryk (5.): N E = Qjϕ j ( Q 0 Q ): = + U j= Q E QU CU C = = =. (6.0) Thomas B. Lynge, Institut for Fysik og Nanoteknologi, AAU /0/007

Elektromagnetisme 6 ie 5 af 5 Elektrostatisk energi Kapacitansen af en ie plaekapacitor: I en ie plaekapacitor er plaernes areal A så stort i forhol til eres inbyres afstan, at man me go tilnærmse kan se bort fra raneffekter og behanle E-ftet som værene homogent mlem plaerne 3 : E r = Ez. (6.) ( ) ˆ e insættse i utryk (6.8) fås U + = E r = Ezˆ zzˆ = E z : ( ) ( ) 0 0 z U ε r A = E. (6.) Iet plaerne antages askilt af et lineært, isotropt iektrikum: Q ε ε C= = D na ˆ E na ˆ EA U E = = E : E A C = ε. (6.3) å kapacitansen af en ie plaekapacitor er altså omvent proportional me plaernes inbyres afstan og (ligefrem) proportional me såv plaernes areal som permittiviteten af et mlemliggene iektrikum 4. Hvis e to plaer forbines i et kresløb, vil er kunne gå en strøm, som kan uføre et arbeje og eks. få en pære til at lyse, svarene til at er er opbevaret ektrisk energi i kapacitoren. 3 Bemærk, at ette ft svarer til tyngeftet g = g ŷ. 4 Kapacitansen er som nævnt et utryk for en opbevaree laning pr. volts spæningsforsk. Ifølge utryk (6.) er ftet større ( terrænet stejlere ), jo minre er, og jo større ft, jo mere laning for en given spæningsforsk. Jo større A, jo mere laning. Givet U og er E fastlagt, jf. utryk (6.). Jo større ε, jo større skærmning, så jo mere laning skal er til at frembringe et pågælene ft. Thomas B. Lynge, Institut for Fysik og Nanoteknologi, AAU /0/007