Gostota
električne energije. Izraz za akumulirano energijo pove, koliko
je jé, nič pa, kje je. Na pomoč pokličimo spet naelektren ploščni
kondenzator. Takole si zgolj zamislimo! Izolant naj je tak, da so v
njega vstavljeni ali zaliti kot folija tanki vzporedni prevodni
lističi (slika ).
Električno polje
E v izolantu se zaradi tega ne bi nič spremenilo, le na stenah
lističev se bodo influirali naboji, saj se lističi vendar nahajajo v
električnem polju. Kaj smo s tem dobili? Nič drugega kot prostorsko
vezje manjših kondenzatorjev, ki ga oblikuje k kondenzatorjev
po višini, krat l po globini (teh se ne vidi, ker se na sliki
zakrivajo) in krat m po širini; skupno torej klm
majhnih kondenzatorjev. Vsak od njih ima naboj Q / kl,
napetost pa U / m. Energija vsakega od njih je:
Vsak bo imel klm-krat
manjšo energijo, kot je skupna energija kondenzatorja. V prostor
moremo miselno vnašati še nove sloje lističev; mali kondenzatorji
postajajo še manjši, njih število pa vse večje. To nas navaja na
misel, da ni toliko pomembno deljenje prostora, ampak bolj točke,
katerim postajajo vse manjši in manjši kondenzatorji podobni. Za
energijo sta torej pomembnejša prostor in polje, ne pa to, kaj smo
miselno s prostorom počeli. Zamišljeno drobljenje prostora smo
izkoristili zgolj za to, da smo prišli do sklepa, da je energija
povsod tam, kjer je polje in da je polje nosilec električne
energije.
Izraz za energijo kondenzatorja kaže zato preoblikovati tako, da bo
v njem vidna tudi jakost električnega polja:
Ker je produkt Sd
v resnici prostornina prostora (tu kvadra), kjer je polje, bo
gostota električne energije we ravno izraz
pred to prostornino:
Enačba ni vezana
zgolj na homogena, ampak velja tudi za nehomogena polja. Sporoča, da
je energije več tam, kjer je polje močnejše, kjer pa polja ni, tudi
energije ni. To dá novi spoznanji: 1) ker je elektrostatično polje v
prevodniku nično, je nična tam tudi električna energija, in 2)
energija električnega polja je v izolantu.
Zgled 2.
V izolantu bodi jakost polja 1 MV/m, dielektričnost pa 10-10
A×s/V×m.
Gostota energije bo 50 J/m3. Ob gostoti energije se
spomnimo tlaka na površini naelektrenega telesa: gostota energije ob
površini naelektrenega telesa je številsko enaka tlaku električne
sile.
|