A villamos energia fogalma több jelentéssel bír:
Az elektromos mezőben tárolt energia
Az energia felhalmozódik az elektromos mezőben. Az elektromos mező térfogati egységében található energiamennyiséget a következő képlet adja meg:
η
=
1
2
ε
körülbelül
|
E
|
2
.
{\ displaystyle \ eta = {\ frac {1} {2}} \ varepsilon _ {o} \ balra | E \ jobbra | ^ {2},}
ahol:
ε
körülbelül
{\ displaystyle \ varepsilon _ {o}}
- a vákuum elektromos permeabilitása,
E
{\ displaystyle E}
- elektromos térerősség: az energia sűrűség egység J / m³.
Az elektromos mezőben felhalmozódott teljes energia megegyezik azzal a munkával, amelyre szükség van az ezt a mezőt generáló töltések konfigurációjának felépítéséhez. A töltőrendszer energiájáról beszélünk, de ez egy elektromos mezőben van tárolva.
Energia a terhelések és a mezők meghatározott konfigurációihoz
A kondenzátorban tárolt energia
A töltött kondenzátorban tárolt energia megegyezik a kondenzátor töltésekor elvégzendő munkával, amely kifejezhető:
E
=
az
=
∫
0
Q
q
C
d
q
=
1
2
Q
2
C
=
1
2
C
U
2
.
{\ displaystyle E = W = \ int _ {0} ^ {Q} {\ frac {q} {C}} dq = {\ frac {1} {2}} {\ frac {Q ^ {2}} { C}} = {\ frac {1} {2}} CU ^ {2},}
ahol:
q
{\ displaystyle q}
- a kondenzátorban már felhalmozódott töltés,
Q
{\ displaystyle Q}
- az a töltés, amelybe felgyülemlett a kondenzátor fedele,
C
{\ displaystyle C}
- kondenzátor kapacitása,
U
{\ displaystyle U}
- a kondenzátor fedelei között elért feszültség: ez az energia megegyezik a kondenzátor fedelei között fellépő elektromos erő energiájával, amelyet a következő képlettel lehet kifejezni:
E
=
∫
V
1
2
ε
|
E
|
2
d
V
.
{\ displaystyle E = \ int \ korlátok _ {\ text {V}} {\ frac {1} {2}} \ varepsilon \ bal | {\ mathbf {E}} jobbra | ^ {2} dV.}
Olyan kondenzátor esetén, amelyben az elektromos térerősség teljes térfogatában egyenlő:
E
=
1
2
ε
V
|
E
|
2
.
{\ displaystyle E = {\ frac {1} {2}} \ varepsilon V \ balra | {\ mathbf {E}} \ jobbra | ^ {2},}
ahol:
V
{\ displaystyle V}
- kondenzátor térfogata (tér a fedők között).
A gömbös töltőtér energiája
Az energia gömb alakú töltése területén tárolt energia
Q
{\ displaystyle Q}
és sugara
R
{\ displaystyle R}
megegyezik a terhelés létrehozásához szükséges munkával:
E
=
az
=
∫
0
Q
q
4
π
ε
0
R
d
q
=
Q
2
8
π
ε
0
R
...
