Enthalten elektrische Felder wirklich Energie? [geschlossen]

Wenn wir davon ausgehen, dass Energie zuerst von q1 absorbiert und dann von ihm freigesetzt wurde, was dann q2 erreicht, ist das elektrische Feld nicht absorbierbar und gibt die Energie irgendwie magisch an q2 und q1 ohne Reduzierung ab, wie es scheint, wenn man annimmt, dass Ladung absorbieren kann Es. DIE GANZE SITUATION IST STATISCH GEMACHT

Energiegewinn von q2 in T Zeit = ( E / 4 ( 22 / 7 ) ( 2 D ) 2 ) + ( E / 4 × ( 22 / 7 ) D 2 )

Dies unterscheidet sich von der Annahme, dass es nichts Vergleichbares gibt, da es einen anderen Energiewert ergibt, der von q2 in gewonnen wird T Zeit = ( E / 4 ( 22 / 7 ) D 2 ) × 1 / 4 ( 22 / 7 ) D 2 + ( E / 4 ( 22 / 7 ) D 2 )

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

BEARBEITEN: Ich denke, eine engere Annahme dafür ist, dass elektrische Felder Energie enthalten und auch Ladungskörper passieren und auch von ihm absorbiert werden können. Die Absorption dieser Energie erfolgt jedoch nur, wenn das Feld tatsächlich eine Ladung beschleunigt (Arbeit, die von geleistet wird Bewegung erzeugen) ODER Ladung kann weder mehr noch weniger Energiedichte oder elektrische Felddichte akkumulieren. Nehmen Sie die elektrische Feldstärke (elektrischer Fluss) proportional zur Energiedichte

Wie ich sehe, hat Ihre Frage aufgrund von Unklarheiten eine enge Abstimmung. Ich glaube, ich verstehe, was Sie fragen wollen, aber versuchen Sie, mehr Wörter hinzuzufügen, um es klarer zu machen. Für mich klingt es so, als ob Sie denken, dass, wenn sich Energie wirklich im Feld befindet, die von Q an Q1 geleistete Arbeit Energie aus dem Feld entfernen sollte, wodurch die Energie verringert wird, die Q für die Arbeit an Q2 zur Verfügung steht. Aber der große Fehler in Ihrer Frage könnte darin bestehen, dass Sie anfangen, Ihr eigenes erfundenes Modell und Ihre eigenen Annahmen zu verwenden, als ob sie richtig wären, und dann eine darauf basierende Frage stellen.
Möglicherweise möchten Sie in Ihrer Frage unterscheiden, ob Sie über das elektrische Feld sprechen, das von einer einzelnen Ladung allein erzeugt wird, und das elektrische Nettofeld aller Ladungen.
Ich stimme @dknguyen zu, dass Sie Ihre Frage neu formulieren sollten, da sie jetzt sehr obskur ist, aber ich denke, es lohnt sich, sie mit mathjax umzuformulieren.
Ich habe das elektrische Feld von beiden Q und q1 hinzugefügt, um in beiden Fällen Energie für q2 bereitzustellen, was bedeutet, dass ich in beiden Fällen das Nettofeld oder die Nettoenergie berücksichtigt habe

Antworten (1)

Im Zusammenhang mit Ihrer vorherigen Frage ( Kann ein elektrisches Feld ein Ladungsteilchen passieren, damit das Ladungsteilchen dahinter Energie erhalten kann? ) Stellen Sie sich anscheinend vor, dass eine elektrische Ladung kontinuierlich einen "Fluss" ausgehender Elektrizität erzeugt Feld, und dass diesem Fluss ein Energiefluss zugeordnet ist. Der erstere Punkt kann strittig sein und hängt von der Wahl der metaphysischen Perspektive ab (insbesondere angesichts der Tatsache, dass sich Veränderungen ausbreiten bei C ), aber letzteres entspricht definitiv nicht der Standard-E&M. Der mit elektromagnetischen Feldern verbundene Energiefluss/Energiefluss ist genau das, was durch den Poynting-Vektor beschrieben wird:

S → = 1 μ 0 E → × B →

Dieser kodiert sowohl die Stärke als auch die Richtung des Energieflusses durch elektromagnetische Felder. Beachten Sie, dass es in jedem elektrostatischen Aufbau (wie in Ihrem Szenario mit stationären Ladungen) identisch Null ist, wo B → = 0 . Dies bedeutet, dass es in der Elektrostatik keinen Energiefluss gibt und Ihre Ladungen im Laufe der Zeit keine Energie ansammeln, nur weil Sie in der Nähe des anderen sind. Sobald Sie jedoch zulassen, dass sich die Ladungen als Reaktion auf die Felder des anderen zu bewegen beginnen, ändert sich diese Situation, da die Felder an den Ladungen arbeiten und die Ladungen strahlen.

Eng damit verbunden ist Energie, die wir mit dem Feld selbst durch die Energiedichte assoziieren,

u = 1 2 ( ε 0 E 2 + 1 μ 0 B 2 ) .
Diese Größe kodiert sowohl die Wechselwirkungsenergien der verschiedenen Ladungen, die die Felder erzeugen, als auch die Energie der Ausbreitung elektromagnetischer Wellen, die ohne Quellen existieren können. Daraus schließt man, dass das elektrische Feld tatsächlich Energie enthält, aber beachten Sie, dass in statischen Szenarien mit stationären Ladungen die Energiedichte an jedem Punkt im Raum über die Zeit konstant ist, sodass auch hier kein Energiefluss zwischen unseren statischen Ladungen stattfindet. Diese Zuordnung von Energie zum Feld ist bei wörtlichen Punktladungen problematisch (siehe Was ist die Energie eines Einzelladungssystems?) - ein Hinweis darauf, dass wir akzeptieren müssen, dass ideale Punktladungen eine Annäherung sind und sich in sehr kleinen Maßstäben etwas ändert - aber Ihr Szenario kann genauso gut mit endlichen Oberflächenladungskugeln betrachtet werden, und das obige wesentliche Bild ändert sich überhaupt nicht .

Sie können dem Poynting-Vektor immer ein beliebiges Solenoid- (divergenzfreies) Vektorfeld hinzufügen, ohne dass sich die messbaren Größen unterscheiden. Die Energieeinsparung kann nicht lokal gemessen/überprüft werden, und diese Einschränkung umfasst die Energiedichte. Auch wenn E und B statische Felder sind E × B zirkuliert, während sich keine Ladungen bewegen.
Waren der Newtonsche Energiefluss und die Energieerhaltung die einzigen Eigenschaften, die die bevorzugte Form einschränken S → , dem stimme ich zu, obwohl zwei zusätzliche Überlegungen etwas anderes andeuten: relativistische Betrachtungen des Spannungs-Energie-Tensors (siehe Jackson, Abschnitt 12.10) und die experimentelle Verifizierung und Nutzung des Strahlungsdrucks, wie von modelliert 1 C 2 S → Impulsdichte der Felder darstellt. Trotzdem habe ich meine Antwort so bearbeitet, dass sie "nicht im Einklang mit Standard- E & M" steht.
@hyportnex "Es bewegen sich keine Ladungen" in der Elektrostatik bedeutet, dass kein Magnetfeld vorhanden ist. Sie haben Recht, dass ich den Begriff Elektrostatik möglicherweise locker verwendet habe , um dies jedoch implizit einzubeziehen (ich denke, dies ist eine ziemlich übliche Verwendung, die sich von der Magnetostatik unterscheidet , aber vielleicht nicht universell ist). Auf jeden Fall ist es sicherlich das Szenario, das für die Überlegungen von OP relevant ist.
Sie können eine stationäre (unbewegliche) elektrische Ladung haben, die im statischen Magnetfeld eines permanenten Ferromagneten sitzt, Ihr E × B ≠ 0 zirkulieren ohne messbare Wirkung auf irgendetwas.
@hyportnex Klassisch würde ein Permanentferromagnet nicht in den Bereich der Elektrostatik fallen (man könnte ihn nur über Stromschleifen modellieren, dh sich bewegende Ladungen), aber gut. Es scheint, dass Sie nur die Vorstellung in Frage stellen, dass Energie durch die Felder fließen kann, ohne etwas zu „tun“? Ein Lichtpaket, das sich in einem Vakuum ausbreitet, hat auch keine messbare Wirkung auf irgendetwas (bis Sie ihm Ladungen in den Weg legen, und man könnte dasselbe über Ihren Aufbau sagen) – haben Sie ein Problem damit, dies als Fluss zu beschreiben? von Energie?
@hyportnex Tatsächlich trägt der zirkulierende Poynting-Vektor einer Ladung in einem Magnetfeld sowohl Energie als auch Drehimpuls, die auf Materie übertragen werden können. „Ohne messbare Wirkung auf irgendetwas“ ist also etwas übertrieben
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