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文档简介

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.自感磁能一、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10-23RL电路图中电路的开关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，称为自感磁能.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.在式（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.磁场的能量密度三、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，即可表示为(10-15)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中的磁场能量为整个有限体积V中的磁场能量为(10-16)式(10-16)就是计算磁场能量的通

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