طاقة مغناطيسية

الطاقة المغناطيسية و الطاقة الكهربائية تم ربطهما مع بعض بمعادلات ماكسويل. الطاقة الكامنة للمغناطيس الناتجة عن عزم مغناطيسي m في حقل مغناطيسي B، يعرّف على أنه العمل الميكانيكي للقوة المغناطيسية (أو عزم الدوران) لعلاقته بشعاع العزم المغناطيسي لثنائي القطب، وهو يساوي:

${\displaystyle E_{\rm {p,m}}=-\mathbf {m} \cdot \mathbf {B} }$

وتكون الطاقة المختزنة في ملف (له تحريض ذاتي L) عندما يمر به تيار I:

${\displaystyle E_{\rm {p,m}}={1 \over 2}LI^{2}}$.

تشير هذه العلاقة إلى أساس تشكيل مخزن الطاقة المغناطيسية فائقة التوصيل.

بعد دراسة طويلة للمغانط أدى ذلك لظهور مصطلح جديد في الطاقة ألا وهو الحقل. الحقل الطاقي هو منطقة من الفضاء تؤثر فيها قوى مغناطيسية أو كهربائية أو أنواع أخرى من القوى، على سبيل المثال بفرض أن لدينا قطعة حديد على بعد 2 سم من مغناطيس مستقيم فإذا كان المغناطيس قوياً كفاية سيتمكن من جذبها بقوة كافية لتحريكها، ونقول بأن هذه القطعة ضمن الحقل المغناطيسي للمغناطيس المستقيم. بذلك نستنتج بأن الطاقة هي أيضاً مخزنة في الحقل المغناطيسي، نعرّف الطاقة لكل وحدة حجم في مساحة معينة على أنها النفاذية المغناطيسية μ, محتواة في حقل مغناطيسي B:

${\displaystyle u={1 \over 2}{B^{2} \over \mu }}$

وعمومًا إذا افترضنا أن الوسط بارامغناطيسي أو ديامغناطيسي يمكن بذلك إيجاد معادلة خطية تربط بين B و H، ويمكن أن نرى أن الحقل المغناطيسي يخزن طاقة:

${\displaystyle E={1 \over 2}\int \mathbf {H} \cdot \mathbf {B} \ dV}$

حيث أن التكامل ممتد على كل المنطقة المتواجد فيها حقل مغناطيسي.
إن أحد أهم الاكتشافات التي سُجلت بتاريخ الفيزياء كانت من قبل العالم الإنجليزي جيمس كليرك ماكسويل, في نهاية القرن التاسع عشر وجد ماكسويل أن أهم شكلين من أشكال الطاقة المعروفة (المغناطيسية والكهربائية) ليستا مختلفتين عن بعض كثيراً، بل على العكس متعلقتين ببعضهما البعض، حيث أن كل تيار كهربائي يرافقه حقل مغناطيسي، وكل حقل مغناطيسي ينتج تياراً كهربائياً خاصًا به.[1]