¿Cómo pueden los campos magnéticos tener energía y, sin embargo, ser incapaces de trabajar con esa energía? [duplicar]

Los campos magnéticos no pueden hacer trabajo. Sin embargo, usamos la siguiente ecuación para describir la densidad de energía de un campo magnético.

tu = B 2 2 m 0

El término densidad de energía sugiere que el campo magnético tiene la capacidad de realizar trabajo. ¿Es esto una contradicción?

Como ejemplo, la energía almacenada en un inductor es

tu = 1 2 L I 2

Esta energía se almacena en el campo magnético del inductor. En un circuito RL con un inductor cargado, la corriente en el circuito continúa fluyendo por un tiempo finito después de que se retira la batería. Parece que la energía del campo magnético en el inductor está haciendo trabajo para impulsar la corriente.

Me doy cuenta de que a medida que cae el campo magnético en el inductor, se crea un campo eléctrico que impulsa la corriente. Sin embargo, la capacidad del campo eléctrico para realizar trabajo se derivó de la energía del campo magnético.

También me doy cuenta de que la energía en el campo magnético provino originalmente de la batería, lo que hace que la batería sea la fuente original del trabajo realizado.

Me queda hacer las siguientes conclusiones, pero no sé si son correctas.

  1. Un campo magnético nunca realiza trabajo directamente .
  2. Un campo magnético puede almacenar la capacidad de realizar un trabajo.
  3. Para que la energía magnética se utilice como trabajo, el campo magnético debe transferir la energía a una entidad (como un campo eléctrico) que pueda realizar trabajo directamente .
Que los campos magnéticos no puedan hacer trabajo es un malentendido. No funcionan en el ejemplo de un campo magnético estático y una partícula cargada, pero uno puede construir aceleradores de inducción como Betatrons muy bien. Casi todos sus aparatos eléctricos también utilizan campos magnéticos que varían en el tiempo para hacer mucho trabajo todo el tiempo. La frase de que los campos magnéticos no funcionan "directamente" es simplemente un malentendido de lo que es un campo magnético: un componente dependiente del observador de un campo electromagnético que no se puede separar.

Respuestas (2)

Tus conclusiones son bastante correctas. La forma más sencilla de ver que los campos magnéticos no funcionan es considerar la F B = q   v × B : es decir, la fuerza debida al campo magnético siempre es perpendicular al movimiento, por lo que el campo magnético no realiza ningún trabajo directamente.

Tal vez sea más exacto decir que el campo electromagnético puede almacenar energía y siempre trabaja en la dirección del componente del campo eléctrico; esto se trata de manera más formal en la formulación covariante de E&M .

Al trazar una analogía entre campos eléctricos y campos magnéticos, se olvida que existen monopolos eléctricos mientras que no existen tales monopolos magnéticos.

Es por eso que no puede encontrar directamente algo similar al trabajo realizado en una carga en un capacitor para n inductor.

Eso no significa que los campos magnéticos no funcionen. Trabajan en dipolos magnéticos, por ejemplo. Esto también es similar al trabajo realizado en un dipolo eléctrico en un capacitor.

Espero que ahora puedas dibujar para dibujar la analogía correcta.

¿Cómo pueden los campos magnéticos tener energía y, sin embargo, ser incapaces de trabajar con esa energía? [duplicar]
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