Энергия магнитного поля

Замкнутый проводящий контур с током создает в окружающем пространстве магнитное поле, причем магнитное поле появляется и исчезает вместе с появлением и исчезновением тока.

Если сила тока в замкнутом контуре возрастает, то в нем возникает ЭДС самоиндукции, противодействующая увеличению силы тока. Для увеличения силы тока необходимо, чтобы источник сторонних ЭДС совершил работу против ЭДС самоиндукции (возникновение ЭДС индукции в проводящем контуре при изменении в нем силы тока). Если контур не деформируется и среда, заполняющая магнитное поле контура, неферромагнитна, то коэффициент индуктивности и

Ԑ = ,

Знак «минус» обусловлен правилом Ленца, согласно которому наличие индуктивности в контуре приводит к замедлению изменения тока в нем.

Индуктивность измеряется в генри (Гн): 1Гн = 1Вб/А.

Итак, при совершении работы против ЭДС самоиндукции происходит превращение энергии источника сторонних ЭДС в энергию магнитного поля в контуре, поэтому .

Интегрируя это выражение, получим формулу, определяющую энергию магнитного поля, создаваемого током силы в контуре индуктивностью :

.

Энергию магнитного поля можно представить, как функцию величин, характеризующих само поле.

В случае соленоида ((изолированный проводник, равномерно намотанный на цилиндрическую поверхность, по которому течет электрический ток, длиной l, имеющий N витков, причем диаметр витков соленоида), т.е. соленоид можно принять бесконечно длинным)).

Индуктивность соленоида

Подставляя это значение в формулу для - энергии магнитного поля, получим

,

где - объем соленоида.

Магнитное поле соленоида однородно и сосредоточено внутри него, поэтому энергия заключена в объеме соленоида и распределена в нем с постоянной объемной плотностью