Calculadora de densidade de energia dos campos

Campos elétricos e magnéticos armazenam energia em todo o volume que ocupam. A densidade de energia mede essa energia por unidade de volume e é expressa em joules por metro cúbico. Esta calculadora avalia a contribuição elétrica, a magnética e sua soma em meios lineares e isotrópicos. É útil no estudo de capacitores, indutores, solenoides, linhas de transmissão, ondas eletromagnéticas, sistemas de isolamento e outros dispositivos em que a energia do campo se distribui pelo espaço, em vez de se concentrar em um ponto. A densidade de energia elétrica é a metade da permissividade absoluta multiplicada pelo quadrado da intensidade do campo elétrico. A permissividade absoluta é a do vácuo multiplicada pela constante dielétrica relativa do meio. A calculadora usa aproximadamente 8.8541878128 × 10^-12 farads por metro para a permissividade do vácuo. Uma permissividade relativa maior armazena mais energia elétrica para o mesmo campo especificado. Em problemas práticos com capacitores, porém, tensão, carga livre e geometria podem determinar como o campo muda ao inserir um dielétrico; a comparação correta depende do que permanece constante. A densidade de energia magnética em termos da densidade de fluxo B é B ao quadrado dividido pelo dobro da permeabilidade absoluta. Esta é a permeabilidade do vácuo multiplicada pela relativa; no vácuo, o valor é aproximadamente 1.25663706212 × 10^-6 henrys por metro. Como a entrada é B em teslas, aumentar a permeabilidade mantendo B fixo reduz a densidade calculada. Se a intensidade magnética H for mantida fixa, a expressão equivalente é metade da permeabilidade vezes H ao quadrado. As fórmulas pressupõem um material linear cuja permissividade e permeabilidade não variam com intensidade, direção, frequência, temperatura ou posição. Núcleos ferromagnéticos podem ser não lineares, apresentar histerese e depender da frequência; dielétricos podem apresentar perdas e dispersão. Assim, a ferramenta oferece uma estimativa local ideal, não uma análise completa de elementos finitos ou perdas. Use campos eficazes ou de pico de forma consistente ao analisar sinais variáveis. Em ondas senoidais, a densidade instantânea varia durante o ciclo e as médias temporais exigem a convenção RMS adequada. As saídas separadas ajudam a identificar se predomina o armazenamento elétrico ou magnético e facilitam a conferência de projetos eletromagnéticos e exercícios de física.