Wie können Magnetfelder Energie haben und dennoch nicht in der Lage sein, mit dieser Energie zu arbeiten? [Duplikat]

Magnetfelder können keine Arbeit leisten. Wir verwenden jedoch die folgende Gleichung, um die Energiedichte eines Magnetfelds zu beschreiben.

u = B 2 2 μ 0

Der Begriff Energiedichte deutet darauf hin, dass das Magnetfeld die Fähigkeit hat, Arbeit zu verrichten. Ist das ein Widerspruch?

Als Beispiel sei die in einem Induktor gespeicherte Energie genannt

U = 1 2 L ICH 2

Diese Energie wird im Magnetfeld des Induktors gespeichert. In einer RL-Schaltung mit geladener Induktivität fließt der Strom in der Schaltung für eine endliche Zeit weiter, nachdem die Batterie entfernt wurde. Es scheint, dass die Energie des Magnetfelds im Induktor Arbeit leistet, um den Strom zu treiben.

Mir ist klar, dass, wenn das Magnetfeld im Induktor abfällt, ein elektrisches Feld entsteht, das den Strom antreibt. Die Fähigkeit des elektrischen Feldes, Arbeit zu verrichten, wurde jedoch von der Energie im magnetischen Feld abgeleitet.

Mir ist auch klar, dass die Energie im Magnetfeld ursprünglich von der Batterie kam, was die Batterie zur ursprünglichen Quelle der geleisteten Arbeit macht.

Ich muss die folgenden Schlussfolgerungen ziehen, aber ich weiß nicht, ob sie richtig sind.

  1. Ein Magnetfeld funktioniert nie direkt .
  2. Ein Magnetfeld kann die Fähigkeit , Arbeit zu verrichten, speichern.
  3. Damit magnetische Energie als Arbeit verwendet werden kann, muss das Magnetfeld die Energie auf eine Einheit (z. B. ein elektrisches Feld) übertragen, die in der Lage ist, direkt Arbeit zu verrichten .
Dass Magnetfelder keine Arbeit verrichten können, ist ein Missverständnis. Sie funktionieren nicht im Beispiel eines statischen Magnetfelds und eines geladenen Teilchens, aber man kann Induktionsbeschleuniger wie Betatrons ganz gut bauen. Fast alle Ihre Elektrogeräte verwenden auch zeitveränderliche Magnetfelder, um die ganze Zeit über viel Arbeit zu leisten. Der Satz, dass Magnetfelder nicht "direkt" funktionieren, ist einfach ein Missverständnis dessen, was ein Magnetfeld ist: eine beobachterabhängige Komponente eines elektromagnetischen Felds, die nicht getrennt werden kann.

Antworten (2)

Ihre Schlussfolgerungen sind ziemlich richtig. Der einfachste Weg, um zu sehen, dass Magnetfelder nicht funktionieren, besteht darin, die zu betrachten F B = Q   v × B : Das heißt, die Kraft aufgrund des Magnetfelds ist immer senkrecht zur Bewegung, sodass keine Arbeit direkt durch das Magnetfeld verrichtet wird.

Es ist vielleicht genauer zu sagen, dass das elektromagnetische Feld Energie speichern kann und immer in Richtung der elektrischen Feldkomponente arbeitet – dies wird formaler in der kovarianten Formulierung von E&M behandelt .

Wenn Sie eine Analogie zwischen elektrischen Feldern und magnetischen Feldern ziehen, vergessen Sie, dass es elektrische Monopole gibt, während es keine solchen magnetischen Monopole gibt.

Aus diesem Grund können Sie nicht direkt etwas finden, das der Arbeit entspricht, die an einer Ladung in einem Kondensator für eine n-Induktivität geleistet wird.

Das bedeutet nicht, dass Magnetfelder nicht funktionieren. Sie arbeiten zum Beispiel an magnetischen Dipolen. Dies ähnelt auch der Arbeit, die an einem elektrischen Dipol in einem Kondensator verrichtet wird.

Ich hoffe, Sie sind jetzt in der Lage, die richtige Analogie zu ziehen.

Wie können Magnetfelder Energie haben und dennoch nicht in der Lage sein, mit dieser Energie zu arbeiten? [Duplikat]
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