Calculateur de densité d'énergie des champs

Les champs électriques et magnétiques stockent de l'énergie dans tout le volume qu'ils occupent. La densité d'énergie mesure cette énergie par unité de volume, en joules par mètre cube. Ce calculateur évalue la contribution électrique, la contribution magnétique et leur somme dans les milieux linéaires et isotropes. Il sert à étudier condensateurs, inductances, solénoïdes, lignes de transmission, ondes électromagnétiques, systèmes d'isolation et autres dispositifs où l'énergie du champ est répartie dans l'espace plutôt que concentrée en un point. La densité d'énergie électrique vaut la moitié de la permittivité absolue multipliée par le carré du champ électrique. La permittivité absolue est celle du vide multipliée par la constante diélectrique relative du milieu. Le calculateur utilise une permittivité du vide d'environ 8.8541878128 × 10^-12 farads par mètre. À champ électrique fixé, une permittivité relative plus élevée stocke davantage d'énergie électrique. Dans un condensateur réel, toutefois, la tension, la charge libre et la géométrie peuvent déterminer la variation du champ lorsqu'un diélectrique est introduit ; la comparaison dépend donc de ce qui reste constant. Exprimée avec l'induction magnétique B, la densité d'énergie magnétique vaut B au carré divisé par deux fois la perméabilité absolue. Celle-ci est la perméabilité du vide multipliée par la perméabilité relative ; la valeur dans le vide est d'environ 1.25663706212 × 10^-6 henrys par mètre. Comme l'entrée est B en teslas, augmenter la perméabilité à B constant réduit la densité calculée. Si l'intensité magnétique H est maintenue constante, l'expression équivalente est la moitié de la perméabilité multipliée par H au carré. Les formules supposent un matériau linéaire dont la permittivité et la perméabilité ne varient pas avec l'intensité du champ, sa direction, la fréquence, la température ou la position. Les noyaux ferromagnétiques peuvent être non linéaires, présenter de l'hystérésis et dépendre de la fréquence ; les diélectriques peuvent avoir des pertes et de la dispersion. L'outil fournit donc une estimation locale idéale, pas une analyse complète par éléments finis ou des pertes. Utilisez des champs efficaces ou de crête de manière cohérente pour les signaux variables. Pour les sinusoïdes, la densité instantanée varie au cours du cycle et la moyenne temporelle exige la convention RMS adaptée. Les sorties séparées indiquent si le stockage électrique ou magnétique domine et facilitent les vérifications de conceptions électromagnétiques et d'exercices de physique.