Енергія магнітного поля струму та її густина

Магнітне поле, пов’язане з електричним струмом, характеризується певною енергією. Наочно воно виявляється в дії екстраструму розмикання, оскільки зовнішнє джерело струму вимкнене. Очевидно, мірою енергії магнітного поля струму буде робота екстраструму розмикання. Елемент цієї роботи.

Енергія магнітного поля струму та її густина

Оскільки ЕРС самоіндукції.

Оскільки ЕРС самоіндукції.

Отже, енергія магнітного поля струму.

Енергія магнітного поля струму
(4.48)

Аналогічно енергію магнітного поля струму можна визначити також через роботу струму проти ЕРС самоіндукції, яка виконується під час замикання електричного кола.

Порівнюючи вираз (4.48) з формулою для визначення кінетичної енергії, доходимо висновку, що індуктивність в електромагнітних явищах відіграє таку саму роль, як маса у механічних, вона є мірою інертності електричного кола. Так, екстраструм замикання стримує наростання основного струму, а екстраструм розмикання підтримує його. Нехай I =1A, тоді L = 2Wm.

Індуктивність контуру — фізична величина, що визначається подвоєною енергією магнітного поля, сформованого одиничним струмом у цьому контурі.

Визначимо енергію магнітного поля соленоїда.

енергія магнітного поля соленоїда
(4.49)

Індукція магнітного поля всередині соленоїда.

Оскільки поле соленоїда однорідне й майже повністю локалізоване в його об’ємі, можна визначити густину енергії магнітного поля, тобто енергію, розраховану на одиницю об’єму поля:

Густина енергії магнітного поля

Густину енергії магнітного поля як його характеристику відносять до будь-яких точок поля, в яких задано вектори B або H. Знаючи енергію магнітного поля, можна за теорією відносності знайти відповідну масу поля:

Маса поля

Отже, як електричне, так і магнітне поля мають не лише енергію, а й масу. Ці поля так само матеріальні, як і речовини.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *