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电场能量体密度物理意义

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电场能量体密度物理意义

电场能量密度即单位体积内的电场能量。静电场的能量是静电场的一个重要特征,对于静电场的能量,一般电磁学教材在讲述这一基本概念时,利用电容器的储能来说明能量定域在电场中,电场中的电介质要受到电场力的作用。

电场能量计算方法为:

电场能量密度×电场存在的体积

其中,能量密度为:0.5*E*D

E为电场强度的大小,D为电极化位移矢量的大小

如果介质的介电常数为e,并且为实数,且介质均匀,则有:

D=eE

于是,电场能量密度为:0.5eE^2

其单位为:焦耳/立方米

于是,当电容器里的电场强度的大小变大,则电场能量密度变大,反之变小。

当然,如果你直接增大电容两板之间的距离,但是却保持其场强不变,则电容内电场能量密度不变,但电场能量增大,因电容内部体积增大了。从做功的角度,你把板间间距拉大,需要做功克服电场力,机械能转为电场能。