1.5. Электромагнитная энергия в кинетической и потенциальной формах. Активная и реактивная составляющие электромагнитной энергии.
Электромагнитную энергию часто называют электрической энергией
Кинетическая энергия электромагнитной системы – это энергия движущихся зарядов, выражающаяся в протекании электрического тока.
,
Где: L – индуктивность электромагнитной системы, отражающая возникновение магнитного потока, препятствующего нарастанию тока; I – электрический ток (см. 2.7)
Потенциальная энергия электромагнитной системы – это энергия взаимодействия неподвижных относительно друг друга зарядов (энергия, запасаемая в емкости).
.
С – электрическая емкость, отражающая количество запасенного электричества (электрического заряда); U – электрическое напряжение. (см.2.6; 1.7)
В электротехнике существуют понятия активной и реактивной энергии. Активная энергия – энергия, которая превращается в механический и тепловой виды энергии. При этом совершается как полезная работа, так и возникают потери энергии, выражающиеся в нагреве проводов, подшипников и т. п.
Реактивная (обменная) энергия – энергия переходящая в электроэнергетической системе (см. 3.3) из потенциальной формы в кинетическую и обратно.
1.6. Кинетическая и потенциальная формы теплоты
Кинетическая энергия тела с температурой, отличающейся от абсолютного нуля, – это суммарная энергия движущихся молекул тела. По сути – это механическая кинетическая энергия движущихся (колеблющихся) частиц. Суммарная энергия тела выражается через его удельную энергетическую характеристику – теплоемкость, определяемую экспериментально. Теплоемкостью называется количество энергии, необходимое для повышения температуры тела единичной массы на 1 кельвин.
Потенциальная энергия тела – это энергия межмолекулярного взаимодействия. Межмолекулярное взаимодействие имеет электрическую природу: взаимодействуют между собой электрические заряды различных частиц. Потенциальная энергия выражается через удельную электрическую характеристику – постоянную Ван-дер-Ваальса. Постоянная Ван-дер-Ваальса характеризует силы межмолекулярного взаимодействия в объеме вещества, занимаемого одним молем.
1.7. Электрическое напряжение. Напряжённость электрического поля.
Электрическим напряжением Uаб между двумя точками а и б электрического поля называется величина, численно равная работе А на перемещение единичного заряда между этими двумя точками против сил поля.
Uаб = А/q
Электрическое напряжение измеряется в вольтах (В).
1 В = 1Дж/1Кл = 1Н×1м/1Кл
Если расстояние между двумя точками а и б равно 1 м, а поле равномерное (то есть во всех точках поля на определённый заряд, помещаемый в эти точки, действует одинаковая сила) то электрическое напряжение численно равно напряженности этого поля. Напряженность электрического поля – это его основная характеристика (см. также 2.1). Среднюю напряженность можно вычислить, поделив напряжение между двумя точками поля на расстояние между этими точками. В неравномерных полях используется точечное (дифференциальное) определение напряжённости: Напряженность (Е) - это градиент (производная по расстоянию - l) напряжения U:
.
Физический смысл напряженности – это сила поля, действующая на единичный (1 кулон) заряд:
