¿Los campos eléctricos realmente contienen energía en ellos? [cerrado]

Question

¿Los campos eléctricos realmente contienen energía en ellos? [cerrado]

Predaking Askboss

Si asumimos que la energía fue absorbida primero por q1 y luego liberada por ella, que luego llega a q2, lo mismo que, el campo eléctrico no es absorbible y de alguna manera mágicamente da la energía a q2 y q1 sin reducción, como parece al suponer que la carga puede absorber él. TODA LA SITUACIÓN ESTÁ HECHA PARA SER ESTÁTICA

Energía ganada por q2 en $t$ tiempo $= (E/4(22/7)(2d)^2)+(E/4×(22/7)d^2)$

Lo cual es diferente de asumir que no hay nada como la absorción, ya que da un valor diferente de energía ganada por q2 en $t$ tiempo $= (E/4(22/7)d^2)×1/4(22/7)d^2 + (E/4(22/7)d^2)$

EDITAR: creo que una suposición más cercana es que los campos eléctricos contienen energía y también pueden pasar a través del cuerpo de cargas y también pueden ser absorbidos por él. Pero la absorción de esa energía solo ocurre cuando el campo realmente acelera cualquier carga (trabajo realizado por produciendo movimiento) O la carga no puede acumular más o menos densidad de energía o densidad de campo eléctrico. Tome la fuerza del campo eléctrico (flujo eléctrico) proporcional a la densidad de energía

DKNguyen

Veo que su pregunta tiene una votación reñida debido a la falta de claridad. Creo que entiendo lo que está tratando de preguntar, pero intente agregar más palabras para que quede más claro. Para mí, parece que estás pensando que si la energía está realmente en el campo, entonces el trabajo realizado en Q1 por Q debería eliminar energía del campo, reduciendo así la energía disponible para que Q trabaje en Q2. Pero la gran falla en su pregunta podría ser comenzar a usar su propio modelo inventado y suposiciones como si fueran correctos y luego hacer una pregunta basada en eso.

DKNguyen

Es posible que desee distinguir entre cuando habla del campo eléctrico producido por una sola carga por sí sola y el campo eléctrico neto de todas las cargas en su pregunta.

hyportnex

Estoy de acuerdo con @dknguyen en que debería reformular su pregunta porque ahora es muy oscura, pero creo que vale la pena reformularla usando mathjax.

Predaking Askboss

He agregado el campo eléctrico de Q y q1 para proporcionar energía a q2 en ambos casos, lo que significa que he considerado el campo neto o la energía neta en ambos casos.

Respuestas (1)

¿Los campos eléctricos realmente contienen energía en ellos? [cerrado]

Veo que su pregunta tiene una votación reñida debido a la falta de claridad. Creo que entiendo lo que está tratando de preguntar, pero intente agregar más palabras para que quede más claro. Para mí, parece que estás pensando que si la energía está realmente en el campo, entonces el trabajo realizado en Q1 por Q debería eliminar energía del campo, reduciendo así la energía disponible para que Q trabaje en Q2. Pero la gran falla en su pregunta podría ser comenzar a usar su propio modelo inventado y suposiciones como si fueran correctos y luego hacer una pregunta basada en eso.
Es posible que desee distinguir entre cuando habla del campo eléctrico producido por una sola carga por sí sola y el campo eléctrico neto de todas las cargas en su pregunta.
Estoy de acuerdo con @dknguyen en que debería reformular su pregunta porque ahora es muy oscura, pero creo que vale la pena reformularla usando mathjax.
He agregado el campo eléctrico de Q y q1 para proporcionar energía a q2 en ambos casos, lo que significa que he considerado el campo neto o la energía neta en ambos casos.

jawheele · Answer 1

Tomado en el contexto de su pregunta anterior ( ¿Puede el campo eléctrico pasar a través de una partícula de carga para que la partícula de carga detrás de la una pueda obtener energía? ), Parece que está imaginando una carga eléctrica generando continuamente un "flujo" de electricidad saliente campo, y que este flujo tiene asociado un flujo de energía. El primer punto puede ser discutible y depende de una elección de perspectiva metafísica (particularmente dado que los cambios se propagan en $c$ ), pero este último definitivamente no está en línea con E&M estándar. El flujo/flujo de energía asociado a los campos electromagnéticos es exactamente lo que describe el vector de Poynting:

\vec{S} = \frac{1}{m_{0}} \vec{mi} \times \vec{B}

$\vec S = \frac{1}{\mu_0} \vec E \times \vec B$

Esto codifica tanto la magnitud como la dirección del flujo de energía a través de campos electromagnéticos. Tenga en cuenta que es idénticamente cero en cualquier configuración electrostática (como en su escenario, con cargas estacionarias), donde $\vec B = 0$ . Esto significa que no hay flujo de energía en la electrostática, y sus cargas no acumulan energía con el tiempo simplemente por estar en presencia de los demás. Sin embargo, una vez que permita que las cargas comiencen a moverse en respuesta a los campos de las demás, esta situación cambiará a medida que los campos trabajen sobre las cargas y las cargas irradien.

Estrechamente relacionado con lo anterior está la energía que asociamos con el campo mismo a través de la densidad de energía,

tu = \frac{1}{2} (ε_{0} {mi}^{2} + \frac{1}{m_{0}} B^{2}) .

$u = \frac{1}{2}\left( \varepsilon_0 E^2 + \frac{1}{\mu_0}B^2 \right) .$ Esta cantidad codifica tanto las energías de interacción de las diversas cargas que generan los campos, como la energía de propagación de ondas electromagnéticas que pueden existir en ausencia de fuentes. De esto se infiere que el campo eléctrico sí contiene energía, pero observe que en escenarios estáticos con cargas estacionarias, la densidad de energía en cada punto del espacio es constante en el tiempo, por lo que nuevamente no hay flujo de energía entre nuestras cargas estáticas. Esta asociación de energía al campo es problemática en el caso de cargas puntuales literales (ver ¿ Cuál es la energía de un sistema de carga única?)-- una indicación que debemos aceptar que las cargas puntuales ideales son una aproximación y algo cambia a escalas muy pequeñas-- pero su escenario puede considerarse igualmente con esferas finitas de carga superficial, y la imagen esencial anterior no cambia en absoluto .

Siempre puede agregar un campo vectorial solenoidal arbitrario (sin divergencia) al vector de Poynting sin ninguna diferencia en las cantidades medibles; la conservación de energía no se puede medir/verificar localmente y esa restricción incluye la densidad de energía. Incluso si E y B son campos estáticos, $E \times B$ está circulando mientras no hay cargas en movimiento.
¿Fueron el flujo de energía newtoniano y la conservación las únicas propiedades que restringían la forma preferida de $\vec S$ , estoy de acuerdo, aunque dos consideraciones adicionales indican lo contrario: las consideraciones relativistas del tensor de tensión-energía (ver Jackson, sección 12.10) y la verificación experimental y la utilización de la presión de radiación modelada por $\frac{1}{c^2} \vec S$ que representa la densidad de momento de los campos. No obstante, edité mi respuesta para calificar "no en línea con E&M estándar ".
@hyportnex "No se mueven cargas" en electrostática significa que no hay campo magnético. Sin embargo, tiene razón en que es posible que haya estado usando el término electrostática vagamente para incluir esto implícitamente (creo que este es un uso bastante estándar, que se distingue de la magnetostática , pero quizás no sea universal). En cualquier caso, ciertamente es el escenario relevante para las consideraciones de OP.
puede tener una carga eléctrica estacionaria (sin movimiento) sentada en el campo magnético estático de un ferromagneto permanente, su $E \times B \ne 0$ circulando sin ningún efecto medible en nada.
@hyportnex Clásicamente, un ferroimán permanente no entraría en el ámbito de la electrostática (uno solo podría modelarlo a través de bucles de corriente, es decir, cargas en movimiento), pero está bien. Parece que solo está en desacuerdo con la noción de que la energía puede fluir a través de los campos sin "hacer" nada. Un paquete de luz que se propaga en el vacío tampoco tiene ningún efecto medible en nada (hasta que pones cargas en su camino, y uno podría decir lo mismo sobre tu configuración), ¿te molesta describirlo como un flujo? ¿de energía?
@hyportnex en realidad, el vector de Poynting circulante de una carga en un campo magnético transporta tanto energía como momento angular que pueden transferirse a la materia. Entonces, "sin ningún efecto medible en nada" es un poco exagerado

¿Los campos eléctricos realmente contienen energía en ellos? [cerrado]

Predaking Askboss

DKNguyen

DKNguyen

hyportnex

Predaking Askboss

Respuestas (1)

jawheele

hyportnex

jawheele

jawheele

hyportnex

jawheele

Valle

¿Cuál es el significado físico de la densidad de energía de un campo electrostático?

Energía almacenada en el campo eléctrico de un electrón

Dos esferas conductoras conectadas por un alambre.

Campo eléctrico en el interior de un conductor ideal

¿Se desarrolla carga en la superficie de un alambre que lleva corriente?

Si eliminamos todos los electrones de un conductor, ¿cómo puede reorganizarse la carga positiva?

Ondas electromagnéticas producidas por una corriente sinusoidal

¿Alguien puede decirme la ubicación de la energía?

¿Cómo se ve y se comporta el campo eléctrico producido por una batería? [cerrado]

P: ¿El campo del objeto cargado ejerce fuerza sobre sí mismo?