磁場能

磁場能

磁場能是指磁場本身具有的能量。與電場相似,磁場是物質的一種存在形式,它攜帶著一定的能量。其量值與磁場強度、磁感應強度及磁場分布的空間體積有關。

基本介紹

  • 中文名:磁場能
  • 外文名:magnetic field energy
  • 適用學科:物理學
  • 適用領域:電磁學與電動力學
  • 表達式:E=1/2 ∫B·H dV
載流線圈磁能,磁場能,

載流線圈磁能

歷史上看,電磁場的概念最早是一種數學模型,在這一概念誕生之初,人們在自然界中並未發現與之對應的物理實在。和電場一樣,磁場是物質的一種存在形式。赫茲的實驗證實了電磁波的存在性,也揭示了電磁能蘊含在電場和磁場之中,而不是簡單地包含在場源內。當然,在具體計算時,有些時候仍可以按能量蘊含在場源中處理。
例如,載流線圈通入電流的過程中,電源做功除轉化為焦耳熱外,另有一部分轉化為磁能:
L為線圈的自感係數
對於n個載流線圈存在互感的情況,磁能則被表為
以上兩種觀點,均是從磁能蘊含在場源內的角度出發的。

磁場能

利用密繞螺線管內磁場勻強的特點,從載流線圈的磁能公式,容易得出密繞螺線管內的磁場能公式:
可以注意到這式子不再和電流有關。雖然它是從密繞螺線管的特殊情況推出的,但利用矢量分析的方法可以證明,(空間中磁介質均為線性、無磁滯損耗的介質時,)對於任意的傳導電流分布情況,磁場能密度均為
在靜磁情形,電流與磁場總是相伴存在的,因此,將磁能看成與電流聯繫起來還是儲存在磁場中,效果完全相同。然而變化的電場也能產生磁場,這種變化電場產生的磁場亦具有能量,其場能密度與靜磁相同。在一般情形下,變化的電磁場以波的形式傳播,傳播過程中伴隨著能量傳遞(其能流密度為坡印亭矢量)。

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