Magnetische Energie
Die Energie, die in einem magnetischen Feld liegt, wird als magnetische Energie bezeichnet. Da ein magnetisches Feld immer im Zusammenhang mit elektrischen Strömen steht, ist die magnetische Energie auch die Energieform der bewegten Ladungsträger.
Bei quantenmechanischer Betrachtung ist auch das Magnetfeld von Permanentmagneten auf die Bewegung von Ladungsträgern, den sogenannten Spin zurückzuführen.
Die 1. Maxwell-Gleichung der Elektrotechnik beschreibt, dass die Bewegung von elektrischen Ladungsträgern ein Magnetfeld erzeugt. Dieses Magnetfeld rotiert um den Bewegungsvektor des Ladungsträgers.
Die 2. Maxwell-Gleichung beschreibt, dass eine Änderung des Magnetfeldes ein elektrisches Feld verursacht.
Die Kombination beider Effekte bewirkt, dass die Bewegung von elektrischen Ladungsträgern eine gewisse mechanische Trägheit erfährt. Wird nämlich ein Ladungsträger in Bewegung gesetzt, erzeugt er ein entsprechend seiner Geschwindigkeit steigendes Magnetfeld (1. Maxwell-Gleichung). Diese Magnetfeldänderung wiederum bewirkt nach der 2. Maxwell-Gleichung ein elektrisches Feld, das genau der Bewegung des Ladungsträgers entgegenwirkt (nicht nur gegen die Beschleunigung, sondern auch gegen die Verzögerung eines Ladungsträgers).
Die Bewegung von Ladungsträgern und das von ihnen erzeugte Magnetfeld bleiben also erhalten, die im Magnetfeld enthaltene Energie bleibt gespeichert.
Dieser Effekt verstärkt sich, wenn die Bewegung von Ladungsträgern, also elektrischer Strom, durch besondere geometrische Anordnung mehrfach in einer Richtung entlang geführt wird. Elektrische Spulen und Drosseln sind die Hauptanwendung dieses Effektes. Bei der Spule wird das erzeugte Magnetfeld vervielfacht und auch die Wirkung des erzeugten elektrischen Feldes.
Energietransport
Die Bedeutung der elektrischen und der magnetischen Energieform liegt nicht hauptsächlich in der Möglichkeit, sie lokal zu speichern, sondern vielmehr darin, dass elektrische Energie über elektrische Leitungen einfach zu übertragen ist. Ein interessantes Kuriosum in diesem Zusammenhang ist, dass die elektrische Energie nicht in der Leitung selbst übertragen wird, sondern im elektrischen und magnetischen Feld zwischen den Leitern. Der sogenannte Poynting-Vektor beschreibt Richtung und Größe dieses Energieflusses und ist das Kreuzprodukt aus elektrischer und magnetischer Feldstärke.
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