Dado que el potencial eléctrico en el espacio libre es, [matemática] \ varphi = \ frac {20} {xyz} [/ matemática] cuál es la energía almacenada en un cubo, cuyas dimensiones obedecen, [matemática] 1 \ leq x, y , z \ leq 2 \, \,? [/ math]

La pregunta subyacente es buena:

¿Cómo se relaciona la energía del campo eléctrico con la energía potencial [matemática] \ frac {1} {2} \ sum {Q_iV_i} [/ matemática] de todas las cargas?

Vea los comentarios a continuación para eso.


Responda a la pregunta literal anterior:

La densidad de energía (julios por metro cúbico) de un campo electrostático en el espacio libre es

[matemáticas] \ displaystyle {\ frac {\ epsilon E ^ 2} {2}} [/ matemáticas].

Obtenemos [matemáticas] E [/ matemáticas] tomando el gradiente del potencial eléctrico:

[matemáticas] \ displaystyle {\ mathbf {E} = – \ nabla \ varphi = – \ left (\ hat {x} \ frac {\ partial} {\ partial x} + \ hat {y} \ frac {\ partial} {\ partial x} + \ hat {z} \ frac {\ partial} {\ partial x} \ right) \ frac {20} {xyz}} [/ math].

Entonces solo desea la integral triple de [matemáticas] E ^ 2 = E_x ^ 2 + E_y ^ 2 + E_z ^ 2 [/ matemáticas] de 1 a 2 a lo largo de cada eje. Entonces energía

[matemáticas] U = \ displaystyle {\ iiint_V {\ frac {\ epsilon E ^ 2} {2} dxdydz}}. [/matemáticas]

Para este problema, el límite inferior individual de cada integral es 1; cada límite superior es 2.

Siéntase libre de dejar un comentario si tiene preguntas.

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