¿Energía almacenada y el impulso en un campo magnético?

Question

¿Cómo es posible que un campo magnético almacenar energía e ímpetu? ¿Y puede entregar a otro campo o object(charge/dipole)? No puedo describir de lo. Sé que ocurre pero ¿cómo?

Por ejemplo, la fuerza de Lorentz actuando sobre un alambre que lleva actual en un campo magnético exterior, ¿cómo podemos nosotros con energía almacenada en la magnetic field(s) y el impulso a los sistemas de?

Answer 1

Aquí es lo que yo pienso acerca de este intuitivamente (supongo que usted sabe la formulación matemática, pero que no ayuda necesariamente a la intuición; así que perdonen la deliberadamente impreciso lenguaje que yo voy a usar).

Cuando usted tiene un muy bajo campo magnético, dibuje las líneas de campo lejos. Como el aumento del campo, las líneas de campo están más cerca. Ahora si usted piensa de líneas de campo como el rechazo, esto es similar a la compresión de un gas mediante la adición de más moléculas en un volumen: como agregar más moléculas, la presión sube, y la energía almacenada en el gas sube. Cada vez que se añade otra molécula que usted tiene que trabajar en contra de una mayor presión, por lo que la energía almacenada va como la presión al cuadrado. Lo mismo para los campos magnéticos: si consideramos que las líneas de campo repelando, luego "agregar otra línea de campo" a un grupo que ya existe (por ejemplo, el interior del bucle de corriente) requiere que usted para hacer el trabajo - el más grande es el campo, más trabajo es agregar otra línea.

Y si usted permite que el campo magnético para "escapar" (similar a la de gas en expansión), el cambio de $\frac{dB}{dt}$ dará lugar a la inducción de corrientes y voltajes, y el trabajo está hecho - que es como la energía que se puede extraer de nuevo.

Answer 2

Para responder a su pregunta, se tarda un poco más de tiempo como de costumbre.

Vamos a empezar con imanes permanentes. Donde el campo magnético de los imanes permanentes? El proceso de su producción es la siguiente: parte del material molido en polvo, luego se presiona en su forma bajo la influencia de un campo magnético fuerte y sinterizado. ¿Por qué hacemos esto? Los mejores materiales que podemos utilizar para fuertes imanes permanentes son moléculas con un alto momento dipolar. Bajo la influencia del campo magnético externo que se alinean y en este estado de la estancia. "congelado" después de que el proceso de sinterización.

Para finalizar este punto, usted se preguntará, ¿por qué las moléculas tienen momentos de dipolo magnético. Esto es debido a que cada electrón así como cada protón (y neutrones) tiene un momento dipolar magnético. Esta es una propiedad intrínseca (así como la carga eléctrica de los electrones, los protones, y por sus propiedades anti-partículas y así como el valor intrínseco de spin). El momento magnético de las moléculas de alguna manera es la suma de los momentos de dipolo magnético de los mandantes.

Para alinear los momentos de dipolo magnético del polvo es la energía que necesita. A partir de este pensamiento único, es necesario que para llevar el material en el campo magnético externo es necesario para hacer el trabajo. Y, una vez alineados y "frozen", el imán está bajo tensión. Nunca deje caer un fuerte imán permanente, se va a explotar en pedazos.

Lo que para un contenido de energía que son capaces de extraer de la interacción de dos imanes permanentes? Trayendo antípodas juntos, es fácil responder a la pregunta. Se puede almacenar y obtener energía de la misma manera como en un resorte en espiral entre dos cilindros o - como Flores declaró - en un resorte de gas. Llevar un norte y un polo sur de dos imanes juntos, usted gana eneregy. Para desmontarlos, se pierde la energía de nuevo. Después de esto, los procesos de imanes permanentes de uno a la conclusión de que no se podía obtener energía de los imanes permanentes sin destruirlos (y darse cuenta de la energía que se puso en durante la producción). En todos los demás casos, usted tiene que poner en mocional de energía en primer lugar. Quizás es más complicado de lo que se describe aquí.

Ahora acerca de los electroimanes. De nuevo tenemos que tomar en cuenta los momentos de dipolo magnético de las partículas. Hacer una bobina de alambre que usted no tendrá ningún campo magnético. Sólo después de enviar los electrones a través del cable (con la ayuda de una diferencia de potencial electrostático, que permiten el flujo de los electrones de la fuente al receptor, llamado actual), un campo magnético se construye. Cómo pudo suceder? No quiero repetir lo que he explicado sobre la inducción de un campo magnético por la alineación de los momentos de dipolo magnético de los involucrados - se mueve en una forma acelerada - los electrones.

Es importante indicar que el campo magnético de una bobina se hace más fuerte cuando más el flujo de electrones a través de la - dobló en una espiral de alambre (en algunos límites en función de la resistencia óhmica de calor y pierde). Pero el trabajo de un imán será realizado por la corriente eléctrica. Mediante la inserción de un núcleo de hierro en la bobina, el campo magnético puede ser mejorada. Haciendo esto la resistencia (no la óhmico, es llamar a la resistencia inductiva) de la bobina aumenta, la fuente de electricidad es responsable de esto.

Sobre la segunda parte de las preguntas. La fuerza de Lorentz que transforma la energía cinética del movimiento de partículas cargadas en un deflexión (y esto es una aceleración de nuevo). El campo magnético externo es el moderador o catalysator pero no se gana ni almacenar energía para los tiempos largos de las partículas en movimiento. Que es fácil de probar. Un imán permanente de la misma fuerza como un electroimán induce la misma fuerza de Lorentz de movimiento de partículas cargadas y el imán permanente mientras no pierda su intensidad de campo magnético. La conversión de la energía cinética en calor obras por el camino, he explicado en el anterior enlace.

Discurso largo, corto de sentido. Campos magnéticos y eléctricos no interactúan directa. En todos de los fenómenos de inducción (inducción de una corriente en un generador, la generación de un campo magnético por el movimiento de un conductor en sentido transversal a la dirección de la corriente y la fuerza de Lorentz) el campo puedan inducir en el otro campo. Pero nunca un cargadas eléctricamente cuerpo (si este cuerpo no es magnetizable) se sienten atraídos por un campo magnético ni un imán se sienten atraídos por un campo eléctrico (si este cuerpo no es polarizable).