The work done to bring a charge through a distance r is given by the potential difference between the initial and the final position. To assemble a collection of point charges, the total work done can be expressed in terms of the product of each pair of charges divided by their separation distance, defined with respect to a suitable origin. Solving this expression gives the energy stored in a point charge distribution.

Equation1

Consider an infinitesimal charge element in a configuration of continuous charge distribution enclosed in a definite volume. The product of the volume charge density and the volume of the element gives the total charge in this element. The energy stored in this configuration of continuous charge distribution is given by integrating volume charge density and the corresponding potential.

Applying Gauss's law in its differential form, the volume charge density can be written in terms of the electric field. Using the product rule in this expression gives the divergence of the electric field. The volume integral can be written as a surface integral using Gauss's divergence theorem. Rewriting the potential in terms of the electric field gives the energy stored in this configuration.

Equation2

Recall that to obtain the expression for work done, the integration must be performed over the region where the charge is located. Even if the integration is performed over a larger volume, the work done remains conserved as the charge density in the extra volume is zero.

The surface integral of an electric field, which relates to electric potential energy, depends on factors beyond distance, such as charge distribution and system geometry. To calculate total energy, integration over all space, considering the entire volume, is necessary, as the electric field alone at the surface does not provide the complete picture.

Equation3

Etiketler
EnergyCharge DistributionPotential DifferenceWork DonePoint ChargesVolume Charge DensityElectric FieldGauss s LawDivergence TheoremElectric Potential EnergyIntegrationSurface IntegralTotal Energy

Bölümden 24:

article

Now Playing

24.13 : Energy Associated With a Charge Distribution

Elektrik Potansiyeli

1.4K Görüntüleme Sayısı

article

24.1 : Elektrik Potansiyel Enerjisi

Elektrik Potansiyeli

5.0K Görüntüleme Sayısı

article

24.2 : Düzgün bir elektrik alanında elektrik potansiyel enerjisi

Elektrik Potansiyeli

4.1K Görüntüleme Sayısı

article

24.3 : İki Noktalı Yüklerin Elektrik Potansiyel Enerjisi

Elektrik Potansiyeli

4.1K Görüntüleme Sayısı

article

24.4 : Elektrik Potansiyeli ve Potansiyel Farkı

Elektrik Potansiyeli

3.9K Görüntüleme Sayısı

article

24.5 : Elektrik Alanından Elektrik Potansiyelinin Bulunması

Elektrik Potansiyeli

3.7K Görüntüleme Sayısı

article

24.6 : Elektrik Potansiyeli Hesaplamaları I

Elektrik Potansiyeli

1.7K Görüntüleme Sayısı

article

24.7 : Elektrik Potansiyeli Hesaplamaları II

Elektrik Potansiyeli

1.5K Görüntüleme Sayısı

article

24.8 : Eşpotansiyel Yüzeyler ve Alan Çizgileri

Elektrik Potansiyeli

3.4K Görüntüleme Sayısı

article

24.9 : Eşpotansiyel Yüzeyler ve İletkenler

Elektrik Potansiyeli

3.2K Görüntüleme Sayısı

article

24.10 : Elektrik potansiyelinden elektrik alanının belirlenmesi

Elektrik Potansiyeli

4.2K Görüntüleme Sayısı

article

24.11 : Poisson ve Laplace Denklemi

Elektrik Potansiyeli

2.4K Görüntüleme Sayısı

article

24.12 : Van de Graaff Jeneratör

Elektrik Potansiyeli

1.5K Görüntüleme Sayısı

article

24.14 : Elektrostatik Sınır Koşulları

Elektrik Potansiyeli

317 Görüntüleme Sayısı

article

24.15 : İkinci Teklik Teoremi

Elektrik Potansiyeli

859 Görüntüleme Sayısı

JoVE Logo

Gizlilik

Kullanım Şartları

İlkeler

Araştırma

Eğitim

JoVE Hakkında

Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır