电荷运动一开始是有源场,有基本面,运动产生磁场,磁场运动又产生无源涡旋电场,类似 fat or excess, or trading money
磁场能量。
磁场能量可以通过自感现象表现出来,在自感过程中,由于自感电动势的产生,或者使得回路中的电源需要为克服自感电动势而作功,或者回路电流得到自感电流的补偿而增加了热能,这里都是以磁场作为了能量的一种储存形式。
可以一般地得到磁场能量体密度为
wm=BH/2=μH2/2
其中μ为磁场空间的磁介质的磁导率。
这样对于一般的磁场,取磁场空间的体积元,得到体积元的磁能,然后再在整个磁场空间进行积分就可以得到整个磁场的能量。
二,答疑解难。
(一)本章的中心内容就是磁生电。这里的关键就是磁生电的条件是什么。
如果按照对实验现象的归纳来描述这个条件,就回显得非常没有条理,只有把所有的现象都归结到一个概念上面,即磁通量的变化,就可以完备地给出条件的描述。
那么磁通量的变化实际上是可以通过许多途径来得到。
首先就是B本身的变化,当然导致磁通量的变化,第二就是所考虑的载流回路的面积的变化,第三就是所考虑载流平面与B的夹角的变化,这三种因素可以只有一种,也可以同时有多种发生作用,这就需要我们在实际问题中仔细分析与判断的了。
第二个初学者常常容易犯错的地方就是在磁生电的现象中的几个方向之间的关系问题。
在感应电流的产生过程当中,回路平面上的电流环绕方向与磁通量方向构成右手法则,反映在楞次定律里面,就是那个负号,初学者常常在这里犯错。
最后,初学者往往不能体会到电磁感应现象里面的主宰,实际上就是能量守恒定律。只有能够体会到能量守恒定律是如何体现在电磁感应现象里面的,特别是如何通过楞次定律鲜明表达出来的,就可以彻底地掌握电磁感应的规律。
(二)本章还涉及到了一些比较抽象而微妙的概念。
首先是感生电动势与动生电动势的区别。它们的区别实际上就是来源于上述磁通量变化的不同方式。尽管非常容易理解,但在实际问题中,有时候需要我们分别讨论这两种电动势,而从理论方面来考虑,则涉及到一个重要的而且是非常抽象的概念,就是涡旋电场的概念。因为要解释感生电动势只有依靠涡旋电场的概念。