8. Энергия магнитного поля. Источник тока,
подключенный к катушке индуктивности, совершает работу на создание магнитного поля,
преодолевая при этом ЭДС самоиндукции: 
.
Работа источника, равная произведению ЭДС самоиндукции на перенесенный заряд 
, превращается в энергию магнитного поля, 
. После интегрирования получим
, или 
. 9.11
Энергия магнитного поля распределена в пространстве,
где оно существует. Доказательством служит существование электромагнитных волн,
в которых магнитное поле существует без проводников с током. Определим объемную
плотность энергии на примере однородного поля соленоида с индуктивностью 
. Подставив формулу индуктивности в первую
формулу энергии и преобразуя, получим 
. Откуда
, или 
. 9.12
Энергия магнитного поля, запасенная катушкой индуктивности, используется, например, при точечной сварке, в индукционных нагревательных печах.
Контрольные вопросы
1. По формуле потока индукции магнитного поля существует три способа изменения магнитного потока и возбуждения ЭДС в контуре. Напишите эти три формулы для ЭДС электромагнитной индукции.
2. Как будет вести себя металлическое кольцо, если к нему приближать постоянный магнит? Как изменится поведение кольца, если оно сверхпроводящее?
3. Что увидит человек, сунув голову между полюсами сильного электромагнита?
4. Между рельсами включен гальванометр. Колесная пара поезда приближается и потом удаляется от гальванометра. Магнитное поле Земли направлено наклонно к поверхности. Как будут, если будут, меняться показания гальванометра?
5. Два медных кольца одно целое, другое с разрезом как маятники совершают колебания около полюса магнита. Как будут отличаться их колебания? Как изменится ответ, если магнитное поле однородное?
6. В опыте Араго медный диск быстро вращался. Вслед за ним поворачивалась магнитная стрелка, подвешенная над диском. Объясните явление.
7. Две лампочки, соединенные одна с катушкой индуктивности, другая с резистором, включены параллельно. От внешнего источника на цепь подается ток. Которая лампочка загорится раньше? Которая лампочка раньше погаснет при отключении источника тока?
8. Объясните принцип работы генератора постоянного тока.
9. Как ведет себя короткозамкнутая рамка с осью вращения, если постоянный магнит вращать относительно оси рамки? Объясните принцип работы асинхронного двигателя.
10. Можно ли поднять алюминиевую пластинку постоянным магнитом?
11. В книгах написано, что гроб Магомета висит в воздухе, привязанный цепями к полу. Придумайте способ левитации тела.
12. Между концами крыльев самолета в магнитном поле Земли возникает разность потенциалов. Напишите формулу для ЭДС электромагнитной индукции в крыльях самолета. Можно ли измерить скорость самолета по величине ЭДС?
13. На сердечник катушки надето алюминиевое кольцо. Что с ним произойдет при включении постоянного тока в катушке? Что с ним произойдет, если в катушке ток переменный?
14. Придумайте магнитный способ отталкивания электрической дуги от контактов выключателя в момент разрыва цепи.
15. Как изменится индуктивность, если две катушки соединить либо последовательно, либо параллельно?
16. Магнитное поле создано внутри медной трубы. Взрывом труба обжимается, так что площадь отверстия уменьшается в десять раз. Как изменится индукция магнитного поля?
17. Рамка из меди опущена в поле тяжести в однородное магнитное поле. Опишите характер движения рамки. Действует ли ЭДС электромагнитной индукции в проводниках рамки?
18. Постоянный магнит падает внутри медной трубы в поле тяжести Земли. Как будет меняться скорость падения магнита?
19. Представим себе, что правило Ленца не выполняется. Например, постоянный магнит приближается к катушке, а ток в катушке течет против направления, предполагаемого правилом Ленца. Каким будет движение магнита? Не нарушается ли закон сохранения энергии?
20. Как зависит энергия магнитного поля двух близко расположенных катушек в зависимости от направления токов в катушках?
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.