Энергия электрического поля

Таким образом, электрический конденсатор обладает энергией. Естетвенно поставить вопрос: Где содержится накопленная конденсатором энергия?

Рассмотрим плоский конденсатор, его электроемкость выражается формулой c= e₀eS/d. Тогда энергия накопленная в нем может быть представлена как: W=cU²/2 = (e₀eS/d) U²/2. Помня, что в плоском конденсаторе U=Ed, а Sd=V (V -объем пространства между пластинами или это - объем электрического поля) получим:

W= (e₀eE²/2)V.

Таким образом, мы имеем два выражения определяющие энергию конденсатора

W=cU²/2 и W= (e₀eE²/2)V.

Первое выражение указывает на то, что энергия накапливается зарядами, второе выражение показывает, что за этот процесс ответственно электрическое поле. С позиций электростатики этот вопрос неразрешим, так как электростатическое поле и заряды неразрывно связаны. Однако в дальнейшем будет показано, что переменные электрические поля могут порождаться и существовать независимо и отдельно от электрических зарядов. Этот факт указывает на то, что электрические поля содержат ту энергию, которая накапливается электрическими конденсаторами. На практике для характеристики энергии электрического поля удобно пользоваться выражением для плотности энергии электрического поля: w= e₀eE²/2, подставив в эту формулу выражение для индукции электрического поля получим

Т ак как вектора индукции и напряженности электрического поля соноправлены то это выражение можно записать в виде

П одставляя значение вектора электрической индукции в среде, выраженной через вектор поляризации среды

П олучим:

Таким образом, если электрическое поле находится в диэлектрической среде, то его энергия складывается из энергии поля в вакууме и энергии идущей на поляризацию диэлектрика.