Энергия магнитного поля. Проводник, по которому протекает электрический ток, всегда окружен магнитным полем, причем магнитное поле появляется и исчезает вместе с по­явлением и

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 затрачиваемся током на создание этого поля.

Рассмотрим контур индуктивностью L, по которому течет ток I. С данным контуром сцеплен магнитный поток Ф=LІ, причем при изменении тока на dІ магнитный ноток изменяемся на dФ=LdІ. Однако для изменения магнитного потока на величину dФ необходимо совершить работу dA = I dФ = L I dІ. Тогда работа по созданию магнитного потока Ф будет равна

.

Следовательно, энергия магнитного поля, связанного с контуром,

. (3.38)

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 соленоида Подставив в формулу (3.37) выражение (3.32), получим

.

Так как(3.19) и (3.2), то

, (3.39)

Магнитное поле соленоида однородно и сосредоточено внутри него, по­этому энергия (3.39) заключена в объеме соленоида и распределена с постоян­ной объемной плотностью

.

Выражение (3.40) для объемной плотности энергии магнитного поля имеет вид, аналогичный формуле (1.46) для плотности энергии электростатического поля, но она справедлива и для неоднородных полей. Выражение (3.40) спра­ведливо только для сред, в которых зависимость В от Н линейная.

Дата добавления: 2014-01-07