02-Densidad del campo

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1. Densidad de energía ( $u$ )

Un concepto importante en física es considerar que la energía no reside en las armaduras conductoras, sino en el propio campo eléctrico.

En un condensador plano, el campo eléctrico $E$ es uniforme y ocupa un volumen igual al área de las placas ( $A$ ) por la distancia que las separa ( $d$ ). Si dividimos la energía total por ese volumen ( $V o l = A \cdot d$ ), obtenemos la densidad de energía ( $u$ ), que es la cantidad de Joules por cada metro cúbico de campo:

u = \frac{Energía total}{Volumen} = \frac{\frac{1}{2} C \cdot V^{2}}{A \cdot d}

Sustituyendo la capacidad del condensador plano ( $C = ϵ A / d$ ) y recordando que $E = V / d$ , llegamos a la fórmula general de la densidad de energía:

u = \frac{1}{2} ϵ \cdot E^{2}

O también, usando el vector desplazamiento ( $D = ϵ \cdot E$ ):

u = \frac{1}{2} D \cdot E

Importancia teórica

Aunque estas fórmulas se dedujeron para un campo uniforme en un condensador plano, son válidas para cualquier punto del espacio donde exista un campo eléctrico, aunque no sea uniforme.