Формула нахождения энергии магнитного поля

Формула нахождения энергии магнитного поля

Магни?тное по?ле — силовое поле, действующее на движущиеся электрические заряды и на тела, обладающие магнитным моментом, независимо от состояния их движения, магнитная составляющая электромагнитного поля.

Магнитное поле может создаваться током заряженных частиц и/или магнитными моментами электронов в атомах (и магнитными моментами других частиц, хотя в заметно меньшей степени) (постоянные магниты).

Энергия магнитного поля, создаваемого током в замкнутом контуре индуктивностью L, равна где I — сила тока в контуре.

Энергия магнитного поля катушки с индуктивностью L, создаваемого током I, равна

Проводник, по которому протекает электрический ток, всегда окружен магнитным полем, причем магнитное поле появляется и исчезает вместе с появлением и исчезновением тока. Магнитное поле, подобно электрическому, является носителем энергии. Естественно предположить, что энергия магнитного поля равна работе, которая затрачивается током на создание этого поля.

Рассмотрим контур индуктивностью L, по которому течет ток I. С данным контуром сцеплен магнитный поток (см. (126.1)) Ф = LI, причем при изменении тока на dI магнитный поток изменяется на dФ = LdI. Однако для изменения магнитного потока на величину dФ (см. § 121) необходимо совершить работу dА = I= LIdI. Тогда работа по созданию магнитного потока Ф будет равна

Следовательно, энергия магнитного поля, связанного с контуром,

(130.1)

Исследование свойств переменных магнитных полей, в частности распространения электромагнитных волн, явилось доказательством того, что энергия магнитного поля локализована в пространстве. Это соответствует представлениям теории поля.

Энергию магнитного поля можно представить как функцию величин, характеризу­ющих это поле в окружающем пространстве. Для этого рассмотрим частный слу­чай — однородное магнитное поле внутри длинного соленоида. Подставив в формулу (130.1) выражение (126.2), получим

(130.2)

где Sl = V — объем соленоида.

Магнитное поле соленоида однородно и сосредоточено внутри него, поэтому энергия (см. (130.2)) заключена в объеме соленоида и распределена в нем с постоянной объемной плотностью

Читайте также:  Мотопомпа koshin stv 50x

(130.3)

Выражение (130.3) для объемной плотности энергии магнитного поля имеет вид, аналогичный формуле (95.8) для объемной плотности энергии электростатического поля, с той разницей, что электрические величины заменены в нем магнитными. Формула (130.3) выведена для однородного поля, но она справедлива и для неоднород­ных полей. Выражение (130.3) справедливо только для сред, для которых зависимость В от Н линейная, т.е. оно относится только к пара- и диамагнетикам.

Энергия магнитного поля показывает, какую работу затратил электрический ток в проводнике (катушке индуктивности) на создание этого магнитного поля. Естественно эта энергия будет напрямую зависеть от индуктивности проводника, вокруг которого магнитное поле создается.

Оказывается, энергия магнитного поля равна половине про­изведения индуктивности цепи на квадрат силы тока, т. е.

Сравнивая эту формулу с формулой для кинетической энергии, нетрудно убедиться в том, что они очень похожи одна на другую

Эта формула говорит нам о том, что кинетическая энергия прямо пропорциональна массе движущегося предмета и квад­рату скорости его движения.

Все это не имеет, конечно, прямого отношения к электро­технике. Однако, мы уже несколько раз пользовались механи­ческими аналогиями при рассмотрении электромагнитных яв­лений, сравнивая энергию магнитного поля с кинетической энергией, явление самоиндукции — с инерцией и, наконец, ин­дуктивность с механической массой. Из сопоставления этих формул следует также, что силе тока в механике соответствует скорость движения.

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!

Энергия магнитного поля

Если включить электрическую лампу параллельно катушке с большой индуктивностью в электрическую цепь постоянного тока, то при размыкании ключа наблюдается кратковременная вспышка лампы. Ток в цепи возникает под действием ЭДС самоиндукции. Источником энергии, выделяющейся при этом в электрической цепи, является магнитное поле катушки.

Читайте также:  Скрытая проводка в каркасном доме

Энергия W м магнитного поля катушки с индуктивностью L , создаваемого током I , равна

W м = L I 2 / 2

Формула очень похожа на формулу для кинетической энергии, роль массы m выполняет индуктивность L , а скорости v соответствует сила тока I .

Ссылка на основную публикацию
Флуоресцентная краска для авто
В состав светящейся краски входит люминофор, который в течении дня накапливает свет и благодаря этому светится в темноте. В дневное...
Фильтр гейзер смена картриджей
Благодаря тому, что в настоящее время получить порцию полезной информации стало гораздо проще, большинство современных жителей активно прочитывают рекомендации врачей,...
Фильтр грубой очистки картридж
Картриджи для фильтров очистки воды серии slim и BB можно разделить на несколько групп, в зависимости от функций, которые они...
Флэт айрон стейк что это такое
Справочник по самым популярным видам стейков, основанный на американской схеме разделки туши. Любой из этих кусков вы можете заказать в...
Adblock detector