Ist die magnetische Feldenergie um einen stromführenden Draht ähnlich der elektrischen Feldenergie, die mit einer isolierten Ladung verbunden ist?

Was ich mit dieser Frage meine, ist, da wir sagen, dass die elektrische Feldenergie um eine Ladung herum die Eigenenergie der Ladung ist, können wir genauso sagen, dass die Magnetfeldenergie um einen stromführenden Draht die Eigenenergie des Stroms ist? Wenn ja, stellen sich folgende Fragen:

  1. Warum ist der Strom mit einer bestimmten Selbstenergie verbunden?

  2. Woher kommt diese Magnetfeldenergie? Kommt es von der Batterie, an der das Kabel angeschlossen ist?

  3. Warum wird die Eigenenergie einer Ladung dann als ihre Wechselwirkungsenergie innerhalb und mit anderen Ladungen bezeichnet?

  4. Ist die Eigenenergie einer Ladung gleich dem Integral der Wechselwirkungsenergie über ihr Volumen? Wenn ja, was wäre dann die Eigenenergie eines Elektrons?

  5. Gibt es einen Unterschied zwischen Eigenenergie und potentieller Energie? Oder sind sie nur zwei Namen der gleichen grundlegenden zugrunde liegenden Realität?

Antworten (2)

Potentielle Energie ist ein Buchführungsinstrument. Nur Unterschiede in der potentiellen Energie entsprechen der realen Energie. Da die elektrischen und magnetischen Vektorfelder durch Potentialänderungen definiert werden, ist jedes elektromagnetische Feld ungleich Null E oder B hat eine (reale) Energiedichte, und diese Energiedichte ist im Wesentlichen E 2 + B 2 (Ignoriere einige Konstanten, an die ich mich im Moment nicht erinnere).

Eigenenergie kann als die Energie des elektromagnetischen Feldes definiert werden, das eine isolierte Ladung umgibt, dh durch Integration der Energiedichte des Feldes über einen ansonsten leeren Raum. Wenn sich die Ladung bewegt, stammt ein Teil dieser Feldenergie aus dem Magnetfeld. Ein sich mitbewegender Beobachter sieht jedoch nur ein statisches elektrisches Feld und ein Null-Magnetfeld, sodass die Unterscheidung zwischen den elektrischen und magnetischen Komponenten des elektromagnetischen Felds beobachterabhängig ist.

Es gibt auch ein Konzept der Selbstenergie in der Quantenfeldtheorie, das aus der Wechselwirkung eines Teilchens mit sich selbst stammt. Ich verstehe das Zeug nicht wirklich, also erwähne ich es hier einfach.

Es wäre unangemessen zu sagen, dass ein stromführender Draht Eigenenergie in Form von Magnetfeldenergie hätte. Eigenenergie von Ladungen unterscheidet sich von diesem Konzept.

In elektrischen Schaltkreisen war der Strom während einer sehr kurzen Zeitdauer, wenn der Strom im Schaltkreis anstieg, variabel, wodurch das damit verbundene Magnetfeld ebenfalls variabel war, wodurch ein induziertes nicht konservatives elektrisches Feld entstand und Dieses elektrische Feld entzog dem System etwas Energie (aus der Batterie) und speicherte diese Energie in Form von Magnetfeldenergie in der Kontur des Stromkreises. Wir ignorieren diese Energie im Allgemeinen, da diese Energie aufgrund der sehr kleinen Selbstinduktivität eines geraden Drahtes sehr klein ist. Sobald der Strom stabil wird, findet keine weitere Energiespeicherung im Magnetfeld statt und die Magnetfeldenergie wird stabil. Jetzt wird die gesamte weitere Energie, die von der Batterie geliefert wird, nur im Widerstand in Joule-Erwärmung verbraucht. Wenn nun der Stromkreis unterbrochen oder kurzgeschlossen ist,