Wie können wir die in einem (konservativen) Kraftfeld gespeicherte Energie definieren?

Aus meinem Lehrbuch weiß ich, dass Energie im E-Feld eines Kondensators gespeichert wird, im B-Feld einer Spule und so weiter. Nehmen Sie das Beispiel eines Induktors. Die Herleitung verwirrt mich völlig. Aus der Schleifenregel von Kirchhoff nehmen wir den Spannungsabfall entlang der Induktivität, multiplizieren ihn mit dem Strom und integrieren ihn dann über die Zeit, um die in einer Induktivität gespeicherte Energie zu erhalten. Sie sagen, dass die Energie im B-Feld des Induktors gespeichert wird.

Nehmen wir analog die gleiche Ableitung für einen frei fallenden Körper, dem ein Widerstand (ohmscher Widerstand) entgegenwirkt, der aufgrund von g (Induktor) nach unten beschleunigt. Wir können die vom G-Feld geleistete Arbeit finden und sagen, dass sich die potenzielle Gravitationsenergie des Körpers um diesen Betrag ändert. Können wir sagen, dass so viel Energie im Gravitationsfeld gespeichert ist?

Ebenso der Begriff

1 2 L ich 2
stellt die Energieänderung der Ladung dar, die pro Zeiteinheit durch die Induktivität fließt. Wie hängt das mit der in der Induktivität oder im B-Feld gespeicherten Energie zusammen?

Meine Frage also, wie können wir die in einem Kraftfeld gespeicherte Energie definieren oder zumindest visualisieren, und warum muss berücksichtigt werden, dass diese im Feld gespeichert wird?

In Ihrer Analogie wird die Energie im Gravitationsfeld gespeichert, wenn Sie das Objekt anheben . Das frei fallende Objekt ist wie die Entladung des Kondensators.
Ja, aber das Szenario bleibt das gleiche. Durch das Feld wird Energie freigesetzt.

Antworten (1)

Die in einem Feld gespeicherte Energie ist die Energie, die zu seiner Erzeugung benötigt wird. In Ihrem Fall des Induktors gibt es kein Feld, wenn keine EMF angelegt wird. Wenn wir ein EMF anwenden, fließt ein Strom und funktioniert, und die Arbeit geht in die Schaffung des Feldes.

Wenn wir beispielsweise über die Energie einer Ladung in einem elektrostatischen Feld sprechen, gehen wir normalerweise davon aus, dass die Ladung klein genug ist, dass ihre Auswirkung auf das Feld vernachlässigbar ist. Jede noch so kleine Ladung wirkt sich jedoch auf das gesamte elektrische Feld aus, und dies verändert die im Feld gespeicherte Energie.

Wir erzeugen ein G-Feld, indem wir einen Planeten von der Unendlichkeit zum Ursprung verschieben. Welche Arbeit wird in diesem Fall geleistet, um das Feld zu erstellen? Ist es nicht 0? Sollte die im Feld gespeicherte Energie dann nicht 0 sein?
@Sagy: Sie erstellen ein Gravitationsfeld, indem Sie mit leerem Raum beginnen und dann die Menge der vorhandenen Materie erhöhen. Was Sie beschreiben, ist die Wechselwirkung einer (nicht vernachlässigbaren) Masse mit einem vorhandenen Feld. Wenn Sie auf dem Planeten nichts tun würden, würden seine Geschwindigkeit und kinetische Energie zunehmen, wenn er in das Gravitationspotential fällt, und er würde einfach vorbeirasen und wieder ins Unendliche entkommen. Um ein gebundenes System zu erschaffen, müssen Sie auf dem Planeten arbeiten, um ihn so weit zu verlangsamen, dass er eine stabile Umlaufbahn erreicht. Diese Arbeit geht in das kombinierte Gravitationsfeld von Stern und Planet ein.
@John_Rennie, aber während der Planet den Ursprung passieren würde, würde das G-Potential auf einen Wert ungleich Null und dann wieder auf 0 schwanken, das Feld, obwohl nicht ewig, hat eine momentane Existenz. Wir schaffen es immer noch für eine kleine Zeitspanne, nicht wahr?
Wie können wir die in einem (konservativen) Kraftfeld gespeicherte Energie definieren?
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