Energie elektrischer und magnetischer Felder

In der Elektrizitätslehre werden die ortsabhängigen Vektoren E, D, H und B zur Beschreibung der Felder verwendet.

E  ist die elektrische Feldstärke mit der Einheit Volt pro Meter (V m⁻¹).
D  ist die dielektrische Verschiebung mit der Einheit Amperesekunde pro Quadratmeter (A s m⁻²).
H  ist die magnetische Feldstärke mit der Einheit Ampere pro Meter (A m⁻¹).
B  ist die magnetische Induktion mit der Einheit Tesla [T] bzw. V s m⁻².

Die Energiedichte (Energie pro Volumen) wird mit mit dem kleinen Buchstaben w bezeichnet und hat die Einheit V A s m⁻³ oder J⁻³. Damit ergeben sich für elektrische, magnetische und elektromagnetische Feldenergie

Eine Ausbreitung von Feldenergie ist auch ohne Trägermedium im leeren Raum möglich.

Für die in einem Kondensator mit der Kapazität C (Einheit Farad [F] bzw. A V⁻¹ s) durch Anlegen einer Spannung U gespeicherte elektrische Feldenergie gilt

Diese Feldenergie wird u. a. bei der Fahrradbeleuchtung genutzt. Elektrochemische Doppelschicht-Kondensatoren (engl. electrochemical double layer capacitor - EDLC), auch Superkondensatoren genannt,
sind im Bild rechts dargestellt. Sie können in einer Sekunde aufgeladen oder entladen werden. Fürs Fahrrad gibt es Exemplare für U = 2,3 V und
C = 60 F  mit einem Gewicht von 15 g. Aus diesen Daten lässt sich mit obiger Gleichung eine Energiedichte von etwa 3 Wh/kg  berechnen.
Zwar ist für Batterien die Energiedichte etwa eine Größenordnung höher, aber bei der Leistungsdichte sind Kondensatoren mit 3 000 W/kg um eine Größenordung besser, da die Lade- bzw. Entladezeit der  Akkumulatoren um zwei Größenordungen länger ist.

Für die in einer Spule mit der Selbstinduktivität L (Einheit Henry [H] bzw.
V A⁻¹ s) durch den Fluss eines Stromes I gespeicherte magnetische Feldenergie gilt

Technische Anwendungen für eine Energiespeicherung in Magnetfeldern scheitern an den Kosten. Große mit flüssigem Helium gekühlte supraleitende Magnete für die Magnetresonanz-Tomographie oder für die kernmagnetische Resonanz-spektroskopie verwenden Ströme von etwa 200 A. Mit einer Selbstinduktivität der Spule von 180 H erhält man die beachtlich hohe magnetische Feldenergie von etwa 1 kWh. Aber der Magnet wiegt einige hundert Kilogramm und kostet etwa eine Million Euro. Hoffnungen für eine ökonomisch vertretbare Speicherung von Energie in magnetischen Feldern richten sich auf die Entwicklung billiger Hochtemperatursupraleiter.

Elektromagnetische Felder eignen sich überhaupt nicht zur technischen Energiespeicherung. Stärkere UKW-Rundfunk-sender mit einer Leistung von 100 kW verteilen die Sendeenergie auf eine Fläche von etwa 100 km Durchmesser.
Strahlt das Handy mit 1 Watt Sendeleistung direkt am Ohr, hat der Kopf nach einer Stunde etwa 1 kJ elektromagnetische Feldenergie abbekommen.