97. ЭНЕРГИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ТОКА
Найдем энергию, которой обладает электрический ток в проводнике. Согласно закону сохранения энергии энергия тока равна той энергии, которую должен затратить источник тока (гальванический элемент, генератор на электростанции и др.) на создание тока. При прекращении тока эта энергия выделяется в той или иной форме.
При замыкании цепи, содержащей постоянную ЭДС, энергия источника тока первоначально расходуется на создание тока, т. е. на приведение в движение электронов проводника и образование связанного с током магнитного поля, а также отчасти на увеличение внутренней энергии проводника, т. е. на его нагревание. После того как установится постоянное значение силы тока, энергия источника расходуется исключительно на выделение теплоты. Энергия тока при этом уже не изменяется.
Точно так же, для того чтобы разогнать автомашину на горизонтальном участке пути до постоянной скорости 
нужно совершить работу 
Часть мощности двигателя при этом тратится на преодоление трения, а часть — на увеличение скорости машины. При 
вся мощность двигателя расходуется на преодоление трения, а кинетическая энергия машины не меняется.
Выясним теперь, почему же для создания тока необходимо
Рис. 254
затратить энергию, т. е. необходимо совершить работу. Объясняется это тем, что при замыкании цепи, когда ток начинает нарастать, в проводнике появляется вихревое электрическое поле, направленное против того электрического поля, которое создается в проводнике благодаря источнику тока. Для того чтобы сила тока стала равной 
источник тока должен совершить работу против сил вихревого поля. Эта работа и идет на увеличение энергии магнитного поля тока.
При размыкании цепи ток исчезает и вихревое поле совершает положительную работу. Запасенная током энергия выделяется. Это обнаруживается по мощной искре, возникающей при размыкании цепи с большой индуктивностью (рис. 254).
Записать выражение для энергии тока 
текущего по цепи с индуктивностью 
можно на основании аналогии между инерцией и самоиндукцией, о которой говорилось в § 96.
Если самоиндукция аналогична инерции, то индуктивность в процессе создания тока должна играть ту же роль, что и масса при увеличении скорости тела в механике. Роль скорости тела в электродинамике играет сила тока 
как величина, характеризующая движение электрических зарядов.
Если это так, то энергию тока 
можно считать величиной, подобной кинетической энергии тела 
в механике, и записать в виде:
Именно такое выражение для энергии тока и получается в результате расчетов.
Энергия тока (12.7) выражена через геометрическую характеристику проводника 
и силу тока в нем 
Но эту же энергию можно выразить и через характеристики поля. Вычисления показывают, что плотность энергии магнитного поля (т. е. энергия единицы объема) пропорциональна квадрату магнитной индукции подобно тому как плотность энергии электрического поля пропорциональна квадрату напряженности электрического поля.
1. Что называют самоиндукцией? 2. Как направлено по отношению к направлению тока вихревое электрическое поле в проводнике при увеличении и уменьшении силы тока? 3. Что называют индуктивностью
проводника? 4. В каких единицах измеряется индуктивность? 5. Чему равна ЭДС самоиндукции? 6. Почему для создания тока источник должен затратить энергию? 7. Чему равна энергия электрического тока?
