정전기장 3-11 정전에너지, 정전에너지 밀도

정전에너지

• 전위에서와 비슷하게 하나의 전하에서부터 여러 Discrete Charge로 확장한 후 Continuous Charge Distribution을 가지는 경우에 대해서 본다.

시스템을 구성하는 에너지 정의

• Determine the sum of the change in kinetic energy when charges are disassembled to infinity.

• Determine the energy required to assemble charges.

전위에서도 그러했듯이 두번째 정의를 채택한다. 원리는 동일함.

전하 Q에 의한 전기장을 거슬러서 무한대로 이동하는데 소용되는 일 $W_e$를 본다.

$W_e$에 대해여$\dots$

• • 매우 천천히 움직여서 운동에너지와 방사효과를 무시할 수 있다고 가정함.
• • 이는 음수 값을 가질 수 있는데, 부호가 반대인 경우이다. 이때 일의 방향은 반대이다.(가져오는 방향)
• • 각각의 전하들은 그냥 존재한다고 가정한다. (전하생성에너지 무시)

• Discrete Charge에 대하여

  
• 이는 N개의 이산전하가 있을 때 시스템이 갖는 Potential Energy 를 나타낸다.

Continuous Charge Distribution

신기하게 극한의 개념을 사용하여 term 하나를 날려버린다.

• $W_e=\frac{1}{2}\int_v\epsilon_0\mathbf{E}^2dv=\int_vw_edv$

• $w_e$는 정전에너지 밀도라고 한다.

책에서는$\dots$

전기장에 의한 에너지가 특정 공간에 한정되어 있다는 가정을 전제로 하므로 매우 인위적인 정의라고 할 수 있다.

라는데 나는 이 의미가 뭔지 모르겠다.

정전기력; 가상 변위의 원리

나중에 시간되면 함.

3단원 끝