3-17. Энергия магнитного поля

При включении цепи, обладающей сопротивлением и индуктивностью, на постоянное напряжение ток в ней от нуля постепенно увеличивается до своего конечного значения

Одновременно с возрастанием тока в окружающем пространстве создается магнитное поле, в котором сосредоточивается часть энергии, израсходованной источником тока. Эта энергия проявляет себя, например, при коротком замыкании цепи, обеспечивая прохождение тока до тех пор, пока она не будет полностью израсходована на нагревание проводников цепи. Она также обнаруживается по силовому воздействию на провод с током, расположенный в данном поле.

При включении цепи на постоянное напряжение в процессе увеличения тока в катушке будет индуктироваться

э. д. с. самоиндукции Применив второй закон Кирхгофа, напишем:

откуда

Таким образом, напряжение на зажимах цепи состоит из двух слагающих. Первая слагающая напряжения определяется по закону Ома. Вторая слагающая напряжения равна по величине и противоположна но направлению она уравновешивает возникающую в цепи э. д. с. самоиндукции.

Умножив обе части уравнения (3-38) на произведение dt, получим:

Левая часть этого уравнения выражает собой энергию, полученную цепью за время dt, правая часть того же уравнения показывает, что часть энергии расходуется на нагревание проводов цепи, другая же часть полученной энергии запасается в магнитном поле цепи.

Суммируя приращения энергии при увеличении тока от нуля до значения I, получим энергию, запасенную в магнитном поде цепи: