Густина енергії

Густина енергії — енергія речовини або поля віднесена до одиниці об'єму.

Енергія на одиницю об'єму має ті самі фізичні одиниці, що і тиск, і в багатьох випадках є синонімом: наприклад, щільність енергії магнітного поля може бути виражена як (і поводиться як) фізичний тиск, а енергію, необхідну для більшого стиснення стисненого газу можна визначити, помноживши різницю між тиском газу та зовнішнім тиском на зміну об'єму.

Густина енергії полів

Густина енергії часто використовується для характеристики електричного і магнітного полів. Для електричного поля у вакуумі густина енергії дорівнює[1][2]

${\displaystyle w={\frac {1}{8\pi }}\mathbf {E} ^{2}}$

в системі СГС або

${\displaystyle w={\frac {1}{2}}\varepsilon _{0}\mathbf {E} ^{2}}$

в Міжнародній системі величин (ISQ). Тут w — густина енергії, ${\displaystyle \mathbf {E} }$ — напруженість електричного поля, ${\displaystyle \varepsilon _{0}}$ — електрична стала.

Густина енергії магнітного поля у вакуумі дорівнює

${\displaystyle w={\frac {1}{8\pi }}\mathbf {B} ^{2}}$,

в системі СГС, або

${\displaystyle w={\frac {1}{2\mu _{0}}}\mathbf {B} ^{2}}$

в системі ISQ. Тут ${\displaystyle \mathbf {B} }$ — вектор магнітної індукції, ${\displaystyle \mu _{0}}$ — магнітна стала.

Густина енергії електромагнітного поля дорівнює

${\displaystyle w={\frac {1}{8\pi }}(\mathbf {E} ^{2}+\mathbf {B} ^{2})}$

в системі СГС, або

${\displaystyle w={\frac {1}{2}}\left(\varepsilon _{0}\mathbf {E} ^{2}+{\frac {1}{\mu _{0}}}\mathbf {B} ^{2}\right)}$

в системі ISQ.

Див. також

• Густина потоку енергії
• Потік енергії
• Енергія електромагнітного поля

Посилання на джерела

1. Кучерук І. М., Горбачук І. Т., Луцик П. П. Загальний курс фізики : навчальний посібник у 3-х т. — Київ : Техніка, 2006. — Т. 2 : Електрика і магнетизм.
2. Сивухин Л. В. Общий курс физики. — Москва : Наука, 1977. — Т. 3.