Magnetna energija. Začnimo z idealno tuljavo induktivnosti L; ta naj je ali zračna ali z linearnim jedrom. Tok skozi njo in napetost med sponkama veže enačba u = L(Di / Dt). Izberimo najprej način magnetenja. Tok i skozi tuljavo naj je tak, da v času T narašča od vrednosti nič do končne vrednosti I, ki jo zadrži tudi še naprej; to nalogo more izvršiti tokovni funkcijski generator (slika 39-1). Razdelimo čas T na n intervalov trajanja Dt = T / n. Število n naj je tolikšno, da je Dt dovolj kratek oziroma primeren za določitev napetosti med priključkoma tuljave. Ob času t0 = 0 s bo imel tok i vrednost 0 A, ob času t1 = Dt vrednost i1, ob tk = kDt vrednost ik in ob času tn = T bo dosegel končno vrednost I. Poprečno napetost uk med sponkama tuljave v k-tem intervalu določa strmina toka:

 Poprečna vrednost toka i je takrat enaka (ik + 1 + ik) / 2. V tem času steče skozi vir določena množina naboja, ki je enaka zmnožku Dt(ik + 1 + ik) / 2, pri tem pa vir opravi delo DAgk, ki je enako zmnožku napetosti in naboja:

 Celotno delo Ag vira t0 = 0 s do časa T je torej enako vsoti zaporednih del,

 Od časa tn = T dalje je tok skozi tuljavo konstanten, napetost med sponkama tuljave oziroma vira je enaka nič in zato ta ne opravlja več nikakršnega dela.[1] Rezultat je preprost: delo vira določata induktivnost in končna vrednost toka, nič pa časovna oblika magnetilnega toka. Ko omenjamo magnetenje, mislimo seveda na magnetno polje tuljave, ki se je vseskozi krepilo, linearen magnetik pa magnetil.

Če bi se tok vira od nekega kasnejšega časa T1 manjšal do nič amperov, bi se proces v celoti odvrtel v obratni smeri. Zaradi manjšanja toka bi bila napetost u med sponkama vira oziroma tuljave vseskozi negativna, enako seveda tudi delo vira, kar pomeni, da bi vir energijo sprejemal (deloval bi v bremenskem režimu), tuljava pa bi energijo oddajala (bila bi v generatorskem režimu). Na koncu procesa razmagnetenja bi tuljava ne imela več toka, vir pa bi do takrat sprejel ravno toliko energije, kot jo je pred tem posredoval za magnetenje.

 Povsem očitno je magnetno polje tuljave nekaj takega, kot je električno polje kondenzatorja: da je tuljava sistem, ki je sposoben sprejemati in akumulirati magnetno energijo in jo kasneje oddajati in tudi scela oddati. Končna sprejeta magnetna energija je bila enaka LI2 / 2, sicer pa je bila v tuljavi energija tudi ob vsakem drugem času (raz)magnetenja; njeno vrednost določajo tile izrazi:

Akumulirana magnetna energija Wm je časovno odvisna količina; sorazmerna je kvadratu trenutne vrednosti toka skozi tuljavo. Tuljava je torej shranjevalec magnetne energije; kot takšen se pridružuje kondenzatorju, ki je shranjevalec električne energije. Čeravno smo ugotovili, da tuljava energijo tudi oddaja, da deluje takrat v generatorskem režimu, jo vseeno smatramo za pasivni element električnih vezij; saj ne (z)more oddati več energije, kot jo pred tem sprejme. 

 

Zgled 39-1. Skozi navitje tuljave induktivnosti treh henrijev je tok tristo ampreov. Kolikšna je v njej akumulirana magnetna energija? Þ  Račun je kratek:

 

Gostota magnetne energije. Prav gotovo smo v elektromagnetiki že toliko udomačeni, da moremo predvidevati, da je magnetna energija tam, kjer je polje, in da je je v polju večje gostote več kot drugje. Spomnimo se toroidne tuljave; magnetno polje je med ovoji tuljave oziroma v jedru. Kaj dobimo, če energijo tuljave (z N ovoji) delimo s prostornino (Slms) jedra:

 Pridobljeno je ravno gostota magnetne energije wm, ki jo določajo količine, ki so odgovorne za polje v prostoru:

 Če primerjamo gostoti magnetne energije in električne energije, ugotovimo,[2]  da se zamenjajo vloge gostot (B, D), jakosti (H, E) in snovnih konstant (m, e). Pri določeni gostoti magnetnega pretoka je gostota magnetne energije v manj permeabilni snovi večja kot v bolj premeabilni. Lep primer je feromagnetno jedro z zračno režo, v kateri je gostota B enaka gostoti v jedru. Pri mr = 1000 bi bilo v 1 mm reže ravno toliko energije kot je je v jedru dolžine 1 m.


 

[1] Določeno manjše delo vir v resnici vseeno opravlja, saj ima navitje realne tuljave upornost, zaradi katere je napetost med sponkama enaka RI, v žici pa se sprošča toplota z močjo RI2.