Otázka:
Matematické vyjádření ztráty energie v dielektriku
Quaker
2015-04-08 18:24:00 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Snažím se dokázat rovnici $$ \ frac {\ bar {P}} {V} = \ frac {1} {2} E_0 ^ 2 \ sigma_ {AC} $$, kterou lze přepsat na $$ \ begin {align} \ frac {\ bar {P}} {V} & = \ frac {1} {2} E_0 ^ 2 \ sigma_ {AC} \\ & = \ frac {1} {2} E_0 ^ 2 \ \ omega \ \ epsilon_0 \ \ epsilon ^ {''} _ r \\ & = \ frac {1} {2} E_0 ^ 2 \ \ omega \ \ epsilon_0 \ \ epsilon_r ^ {'} \ \ tan (\ delta) \ end {align} $$ Zde $ \ bar {P} $ znamená časově zprůměrovanou ztrátu energie, která splňuje rovnici $$ \ bar {P} = \ frac {1} {T} \ int_0 ^ TU \ I \ dt, $$ kde $ T = \ frac {2 \ pi} {\ omega} $ je časové období, $ U = U_0 e ^ {j \ omega t} $ je komplexní sinusové napětí a $ I = j \ omega \ epsilon ^ {'} _ rC_0U + \ omega \ epsilon ^ {' '} _ rC_0U $. Pokyny říkají použít $$ \ begin {align} U_0 & = E_0h \\ C & = \ epsilon_r \ epsilon_0 \ frac {A} {h} \\ V & = A \ h \\\ sigma_ {AC} & = \ omega \ epsilon_0 \ epsilon ^ {''} _ r = \ omega \ epsilon_0 \ epsilon ^ {'} _ r \ tan (\ delta) \\\ tan (\ delta) & = \ frac {\ epsilon ^ {'}} _r} {\ epsilon ^ {'} _ r} \ end {align} $$


Problém, kterému čelím, je po vyřešení hlavní integrální části, která vypadá jako: $$ \ epsilon ^ { ''} _r * (F (T) - F (0)) + j * \ epsilon ^ {'} _ r ((F (T) - F (0)) $$ kde $ F (t) = e ^ { 2j \ omega t} $ a já jsme pro jednoduchost zanedbali všechny konstanty. $ F (T) $ se rovná $ \ exp (j * 4 * \ pi) $, což je 1, takže $ (F ​​(T) -F ( 0)) $ nula.

Na začátek jsem myslel na root root kvadraturu jak $ U $, tak $ I $, ale to dává $ \ sqrt {\ epsilon ^ {'' 2} _r + \ epsilon ^ {'2} _r / 2} $ výraz, který, jak se zdá, nevede k výsledku důkazu.

Mám tušení, že mi možná chybí některé základní základy výpočtu. Opravdu bych ocenil jakoukoli pomoc, která můžete nabídnout.

Jeden odpovědět:
Brethlosze
2016-03-28 09:24:47 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Tento výraz je standardní výraz pro energii elektrického pole $ U $ na dielektriku s permitivitou $ \ epsilon $ uvnitř svazku $ V $, ale s některými náhradami.

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/electric/engfie.html

https: // en .wikipedia.org / wiki / Electric_potential_energy

$$ U_V = \ frac {1} {2} \ int_V \ epsilon E ^ 2 dV $$

Poslední výraz je znám z Maxwellova. A prokázáno na Wikipedii.

Normálně tento výraz přichází v objemovém integrálu na dielektriku $ \ epsilon_0 \ epsilon_r $ - který jste považovali za jakýsi válec oblasti $ A $ a výšky $ h $? - a pro obecnou elektrickou pole -která v tomto případě předpokládá, že na tomto válci budete konstantní $ E_0 $? -.

Proto. začnete výrazem pro energii v objemu, takže integrál, který musíte vyřešit, je v prostoru, ne v čase .

Poté vyplníte proměnné, ve výše uvedeném výrazu vytvoříte průměr za jedno frekvenční období $ 2 \ pi / \ omega $ - znovu za předpokladu, že vaše excitace se sinusově mění s $ \ omega $ - , a jste triviálně hotovi.



Tyto otázky a odpovědi byly automaticky přeloženy z anglického jazyka.Původní obsah je k dispozici na webu stackexchange, za který děkujeme za licenci cc by-sa 3.0, pod kterou je distribuován.
Loading...