Quelle est l’énergie maximale que nous pouvons extraire du champ électrique?

Anubhav Goel

Quelle est l’énergie maximale que nous pouvons extraire du champ électrique?


Je lisais Est-ce que le champ électrique a de l’énergie de masse ; il donne la densité d’énergie k stockée autour d’une charge électrique comme

k=q2r4

sous forme squelette sans constantes.

Ainsi, une quantité définie d’énergie est stockée autour d’une charge électrique. Nous pouvons l’extraire en y déplaçant des charges électriques.

Donc, cela devrait signifier qu’il devrait y avoir une limite à la quantité d’énergie que nous pouvons extraire, car l’énergie stockée est limitée?

Ai-je raison?

Réponses


 UKH

L’équation que vous avez fournie est en fait donnée par

W=ϵ02E2τ

qui est l’énergie stockée dans un champ électrique. Cette énergie est utilisée par la charge pour générer son champ d’influence ou son champ électrique. Cela dépend de l’ampleur de la charge et de la distance de séparation entre la charge et le point préoccupant.

Lorsque vous placez une autre charge à proximité (par exemple, pour extraire l’énergie comme vous l’avez dit), la charge est accélérée par le champ et une charge accélérée rayonne de l’énergie sous forme d’ondes électromagnétiques. Ces ondes électromagnétiques transportent de l’énergie (et cela inclut également le terme d’énergie magnétique). Parmi ceux-ci, en raison de l’accélération de la charge, une partie de son énergie est rayonnée et le reste est stocké dans les champs. C’est le théorème de Poynting. L’énergie rayonnée ne reviendra pas. Il irradiera à l’infini. Il ne vous restera donc que ce qui est stocké sur le terrain. Cela continuera de diminuer à mesure que l’onde se propage. Il y a donc toujours une limite jusqu’à laquelle vous pouvez extraire de l’énergie du champ. N’oubliez pas que le champ lui-même est une énergie motrice. Vous pourriez donc travailler avec elle, extrayant ainsi son énergie comme travail.Mais cela aussi sera limité. L’équation ne sera pas applicable à proximité de la charge car le champ électrique contient un 1 /

r2

terme qui explose près de la charge. Alors, cela signifie-t-il que l’énergie stockée par une charge ponctuelle lorsqu’elle est intégrée dans tout l’espace vous donne une énergie infinie? Nous savons que ce n’est pratiquement pas possible. Donc, dans ce cas, nous ne pouvons pas traiter notre charge comme une entité ponctuelle, même si nous disons dans le cas d’un électron (car nous ne connaissons aucune autre sous-structure d’un électron). C’est en fait une entité ponctuelle, une source ponctuelle d’énergie électromagnétique, avec une densité d’énergie infinie au point comme une énorme singularité de trou noir. C’est peut-être la meilleure façon de voir une accusation.

L’énergie peut être extraite d’un champ électrique, qui est utilisé dans une batterie. Mais tout ce qui pourrait extraire cette énergie devrait avoir une propriété caractéristique appelée charge. Une fois que vous placez une charge à proximité, elle accélérera, ce qui signifie que vous ne pouvez pas utiliser toute l’énergie de celle-ci, seulement une partie de celle-ci.

Anubhav Goel

Je comprends pourquoi l’énergie ne peut pas être proche de la charge, car dans le monde physique, aucune charge ponctuelle n’existe, elle occupe toujours un certain volume. Ainsi, à la surface, l’énergie stockée sera maximale et diminuera davantage vers le centre.

Anubhav Goel


UKH

Non, si vous extrayez autant d’énergie, il n’y aura pas d’électron. L’électron lui-même existe en tant que cette énergie. De plus, l’électron n’a pas de rayon. Ce n’est pas possible. L’électron est une entité ponctuelle sans structure. C’est une particule fondamentale


Anubhav Goel

En physique classique, nous pouvons l’estimer grossièrement. Si vous insistez toujours, prenons un proton dont le rayon est connu.

 

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