V-kosmose.com

Энергия в магнитном поле

Физика > Энергия в магнитном поле

 

Узнайте, чему равна энергия магнитного поля: формула энергетической плотности, роль индуктора и ферромагнетиков, индуктивность и сохранение энергии, соленоид.

Энергия в магнитном поле сберегается, а ее плотность: u = .

Задача обучения

  • Вывести энергетическую плотность магнитного поля в виде формулы.

Основные пункты

  • Магнитное поле нуждается в энергии, чтобы противостоять электрическому полю, созданному магнитным.
  • В линейных не дисперсионных материалах энергетическая плотность: 
  • Накопленная индуктором энергия:

Термин

  • Индуктор – пассивное устройство, вводящее индуктивность в электрическую цепь.
  • Проницаемость – количественная характеристика уровня намагничивания материала в условиях магнитного поля.
  • Ферромагнетик – материалы с постоянной магнитной характеристикой.

Чтобы создать магнитное поле, нужна энергия. Она помогает не только работать против электрического поля и менять намагниченность материалов. В случае не дисперсионных веществ эта энергия высвобождается при уничтожении магнитного поля. Поэтому ее необходимо смоделировать как сохраненную.

Магнитное поле, сформированное соленоидом. Характеризуется при помощи линий поля. Энергия здесь сберегается

Хранящаяся в магнитном поле энергия

Для линейных не дисперсионных материалов энергетическая плотность:

Энергетическая плотность – количество энергии, сохранившейся в конкретной системе или области пространства на единицу объема. Если рядом нет магнитных материалов, то μ можно заменить на μ0. Для нелинейных материалов нельзя применить указанную формулу. Нужно рассмотреть общее выражение.

Здесь инкрементный объем работы на единицу объема, необходимый для внедрения перемен в магнитное поле, достигает:

δW = H ⋅ δB.

Если мы знаем соотношение H и B, то можем применить уравнение. В случае с гистерезисными материалами (ферромагнетики и сверхпроводники), работа основывается на способе формирования магнитного поля.

Сохраняемая энергия в поле соленоида

Сохраненная индуктором энергия приравнивается к объему работы, который устанавливает ток и магнитное поле:

Мощность, в которой нуждается индуктор:

Отсюда:


Раздел Физика

Магнитный поток, индукция и закон Фарадея
Цепи переменного тока
Применение индукционных и электромагнитных волн
Магнитные поля и прогноз Максвелла
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5
(1 оценок, среднее: 5,00 из 5)