La cantidad de energía que puede almacenarse en una masa dada de una sustancia o sistema está determinada por su densidad de energía. Como resultado, cuanto mayor sea la densidad de energía de un sistema o material, más energía puede almacenar en su masa. Se pueden utilizar muchas sustancias y técnicas diferentes para almacenar energía. Por lo general, solo se mide la energía utilizable o extraíble al determinar la cantidad de energía en un sistema. Comúnmente calculamos la densidad de energía en ecuaciones científicas. La fórmula de densidad de energía se discutirá con ejemplos en este artículo.
Densidad de energia
La cantidad total de energía en un sistema por unidad de volumen se conoce como densidad de energía . El número de calorías por gramo de alimento, por ejemplo. Los alimentos de baja densidad energética tienen menos calorías por gramo, lo que le permite comer más de ellos. Se denota por U. La energía se puede almacenar en campos magnéticos y eléctricos.
Fórmula de densidad de energía
- La densidad de energía de un capacitor o de un campo eléctrico viene dada por,
U mi = (1/2) ε 0 mi 2
Dónde,
- U E = Densidad de Energía Eléctrica,
- ε 0 = Permitividad,
- E = Campo eléctrico.
Derivación
Densidad de energía = Energía/volumen
UE = U / V
Energía = 1/2 [ε 0 E 2 ] × Ad
UE = 1/2 [ε 0 E 2 ] × Anuncio / Anuncio
U mi = (1/2) ε 0 mi 2
- La densidad de energía de un campo magnético o un inductor está dada por,
UB = (1/2μ 0 ) B 2
Dónde,
- UB = Densidad de energía magnética,
- μ 0 = Permeabilidad
- B = Campo Magnético.
Derivación
Densidad de energía = Energía/volumen
UB = 1/2 [LI 2 ] /Al
Flujo = NBA = LI
B = μ 0 NI/longitud
I = B (Longitud)/ Nμ 0
U B = 1/2 {B (Longitud)/ Nμ 0 } [NBA]/A (longitud)
UB = (1/2μ 0 ) B 2
Los campos magnéticos y eléctricos contribuyen a la densidad de energía de las ondas electromagnéticas. Como resultado, la densidad de energía total de los campos eléctricos y magnéticos es igual a la densidad de energía total.
U = (1/2)ε 0 E 2 + (1/2μ 0 )B 2
Ejemplos de preguntas
Pregunta 1: Defina Densidad de energía.
Responder:
La cantidad total de energía en un sistema por unidad de volumen se conoce como densidad de energía. La densidad de energía total implica tanto la densidad de energía capacitiva como la densidad de energía inductiva. La fórmula para la densidad de energía total,
U = (1/2)ε 0 E 2 + (1/2μ 0 )B 2
Pregunta 2: ¿Cuál es la fórmula de la densidad de energía de un campo magnético o un inductor?
Respuesta :
La densidad de energía de un campo magnético o un inductor está dada por,
UB = (1/2μ 0 ) B 2
Dónde,
- UB = Densidad de energía magnética,
- μ 0 = Permeabilidad
- B = Campo Magnético.
Pregunta 3: Calcula la densidad de energía de un capacitor con un campo eléctrico de E = 12 V/m.
Solución:
Dado: E = 12 V/m, ε 0 = 8,8541 × 10 -12 F/m
Ya que,
U mi = (1/2) ε 0 mi 2
∴ UE = (1/2) × 8,8541 × 10 -12 × 12 2
∴ UE = (1/2) × 1274,99 × 10 -12
∴ UE = 637.495 × 10 -12
∴ U E = 6.375 × 10 -10 FV 2 /m 3
Pregunta 4: En un área del espacio, el campo magnético tiene un valor de 3 × 10 -2 T. Por el contrario, el campo eléctrico tiene un valor de 3 × 10 -7 V/m. Calcule la densidad de energía total de los campos eléctrico y magnético.
Solución:
Dado: B = 3 × 10 -2 T, E = 3 × 10 -7 V/m, ε 0 = 8,8541 × 10 -12 F/m, μ 0 = 4π × 10 -7 NA -2
Ya que,
U = (1/2)ε 0 E 2 + (1/2μ 0 )B 2
∴ U = ((1/2) × 8,8541 × 10 -12 × (3 × 10 -7 ) 2 ) + ((1/(2 × 4π × 10 -7 )) × (3 × 10 -2 ) 2 )
∴ U = 3982.5 + 358.1
∴ U = 4340,6 J/m 3
Pregunta 5: Calcula la densidad de energía de un capacitor con un campo eléctrico de E = 20 V/m.
Solución:
Dado: E = 20 V/m, ε 0 = 8,8541 × 10 -12 F/m
Ya que,
U mi = (1/2) ε 0 mi 2
∴ UE = (1/2) × 8,8541 × 10 -12 × 20 2
∴ UE = (1/2) × 3541,64 × 10 -12
∴ UE = 1,7 × 10 -9 FV 2 /m 3
Pregunta 6: Calcula la densidad de energía de un inductor con un campo magnético de B = 8 T.
Solución:
Dado: B = 8 T, μ 0 = 4π × 10 -7 NA -2
Ya que,
UB = (1/2μ 0 ) B 2
∴ U segundo = (1/(2 × 4π × 10 -7 )) × 8 2
∴ U B = (1/25,12 × 10 -7 ) × 64
∴ U B = 2,5477 × 10 -7 J/m 3
Publicación traducida automáticamente
Artículo escrito por swapnilkalyani96 y traducido por Barcelona Geeks. The original can be accessed here. Licence: CCBY-SA