磁 场 能 量

可表示为
(10-15)
磁场能量
式(10- 15)为磁场能量密度的结果，它说明任何磁场都 具有能量，磁场能量存在于一切磁感应强度 B≠0 的空间.要 说明一点，式(10-15)虽然是从螺绕环特例推出的结论，但可 以证明上述结论适用于普遍情况.
在非均匀磁场中，各点的B、H、μ不尽相同，计算磁场 能量可在磁场中取一个微小体积元dV，在此微小部分的范围 内，各点的B、H、μ可以认为是相同的，于是体积元dV中的 磁场能量为
磁场能量
三、 磁场的能量密度
可采用均匀密绕的 细螺绕环（l>R）来讨 论上述问题.如图10-24 所示，当细螺绕环通电 流I时，它内部的磁感 应强度为B=μnI.
图10- 24 螺绕环
磁场能量
从上节内容可知，细螺绕环的自感系数为L=μn2V.这样，式（ 10-13）可改写为
（10-14） 由于螺绕环内部是均匀磁场，于是，磁场中单位体积中分布 的能量——能量密度，即
磁场能量
图中电路的开关S突然由1拨到2时，自感线圈 L中的电流不是立即消失，而是按指数规律逐渐衰 减到零.开关S合到2上时，电源已经不再提供能量 了，线圈中电流的能量从何而来呢?由于这时线圈 中的电流是由电路中的自感电动势产生，随着线圈 中磁场的消失而逐渐消失的，因此这部分能量是原 来就储存在通电线圈中的，或者是储存在线圈磁场 中的的磁场能量为 (10- 16)
式(10- 16)就是计算磁场能量的通用公式. 如果空间同时存在电场和磁场，那么电磁场中总能量密 度的表达式为
在储存的能量密度相等的前提下，磁场比电场更容易储 存能量.
谢谢观看
磁场能量
磁场能量
场是物质存在的一种方式，因此 场具有物质的基本属性——能量.本 节从磁场建立过程中所发生的电磁感 应现象出发，探讨磁场能量的来源、 分布特征和计算方法.
磁场能量
一、 自感磁能
上一节讨论了 自感现象，发现有 自感线圈电路的电 流是逐渐变化的.如 图10-23所示.
图10- 23 RL电路
磁场能量
实际上，上述RL电路中线圈的自感为L，在线圈中电流由零增加
到稳定值I的过程中，某一时刻的电流为i（0<i<I），在dt时间内，外
电源搬运电荷dq反抗自感电动势所做的元功为
dW=－Eldq
（10- 12）
式中，负号表示自感电动势所做的负功.将dq=idt及线圈中的自
感电动势
磁场能量
载流线圈中的磁场能量在电流相同的情 况下，自感系数L越大，回路储存的磁场能量 越大.实验证实，这个能量不属于载流线圈， 而属于载流线圈内所建立的磁场. 10- 13）中，并没有体现出磁场能量与磁场 的直接关联，下面就来建立磁场能量与描述 磁场的物理量之间的关系.