磁场能量cichang nengliang

磁场建立过程中本身储存的能量。简称磁能。在一个线圈中建立磁场，电流从零增加到稳定值的过程中，电源要反抗自感电动势做功，与这部分功相联系着的能量称为自感磁能。若在两个存在互感作用的线圈中分别通入电流时，电源除反抗自感电动势做功外，还要反抗线圈间的互感电动势而做功，和反抗互感电动势做功相联系的能量称为互感磁能。可以证明自感线圈中储存的磁能为Wm=1/2LI2。式中L是线圈的自感系数，I是其中通过的电流。对于空心长螺线管（近似看作无限长），其自感系数L=μ₀n2V。式中n是单位长度上线圈的匝数，V是螺线管的体积。将上式代入自感线圈的磁能公式得Wm=1/2(μ₀n2V)I2。由公式可知自感磁能与螺线管的体积有关。长螺线管中磁场是均匀的，磁场能量应在线圈所围体积内均匀分布，所以单位体积中的磁能为wm=wm/V=₁/2BH(因为B=μ0nI,H=n_l)。wm称为磁场能量密度，简称磁能密度。一般写成wm=1/2B·H。磁能密度的数学表述虽由特例推出，但可以证明它是普遍成立的。对于非均匀磁场每一点的磁能密度仍用上式表示，只是场中各点的值不同而已。在非均匀磁场中，若求磁场的总磁能，可用积分表述为Wm=VwmdV=1/2V(B·H)_dV。以上所述是在稳恒磁场中的情况，这时磁能总与电流相伴随，把磁能看成是与电流相联系还是储存在磁场中，两种观点效果完全相同。但在变化的电磁场中，磁场可以脱离电流而存在，这种磁场也具有能量，其磁能密度的表达式仍为wm=1/2B·H。在一般情况下，变化电磁场以波的形式传播，在传播过程中同时也传播着能量，所以能量储存在磁场中的观点是正确的。