Энергия магнитного поля
Энергия магнитного поля — это энергия, запасённая в магнитном поле катушки с током. Она появляется при увеличении тока и может вернуться во внешнюю цепь при его уменьшении.
Формула энергии
Если индуктивность катушки постоянна, энергия магнитного поля определяется формулой:
Здесь \(W\) — энергия в джоулях, \(L\) — индуктивность в генри, \(I\) — сила тока в амперах. Квадрат тока означает: при увеличении силы тока в 2 раза энергия возрастает в 4 раза. Формула следует из работы источника при постепенном нарастании тока и учитывает возникающую самоиндукцию.
Катушка имеет индуктивность \(L=0{,}4\ \text{Гн}\), ток в ней \(I=3\ \text{А}\). Тогда \(W=\frac{0{,}4\cdot3^2}{2}=1{,}8\ \text{Дж}\). При отключении источника эта энергия может выделиться в цепи.
Энергия \(W\) относится ко всему магнитному полю катушки и измеряется в джоулях. Плотность энергии магнитного поля — это энергия, приходящаяся на единицу объёма; она измеряется в \(\text{Дж}/\text{м}^3\).
Во сколько раз изменится энергия катушки, если силу тока увеличить в 3 раза, а индуктивность оставить прежней?
Главное
- Энергия магнитного поля катушки: \(W=\frac{LI^2}{2}\).
- Она пропорциональна индуктивности и квадрату силы тока.
- Энергия измеряется в джоулях и может возвращаться в электрическую цепь при уменьшении тока.