磁通量、磁感应强度与磁场强度
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磁通量、磁感应强度与磁场强度
1.磁通量
定义:设在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一个面积为S且与磁场方向垂直的平面,磁感应强度B与面积S的乘积,叫做穿过这个平面的磁通量,简称磁通。
公式:Φ=BS,适用条件是B与S平面垂直。如中间图,当S与B的垂面存在夹角θ时,
Φ=B·S·COSθ。
单位:在国际单位制中,磁通量的单位是韦伯Weber,符号是Wb,1Wb=1T*m2;=1V*S,是标量,但有正负,正负仅代表穿向。
意义:磁通量的意义可以用磁感线形象地加以说明.我们知道在同一磁场的图示中,磁感线越密的地方,也就是穿过单位面积的磁感线条数越多的地方,磁感应强度B越大。因此,B越大,S越大,穿过这个面的磁感线净条数就越多,磁通量就越大。过一个平面若有方向相反的两个磁通量,这时的合磁通为相反方向磁通量的代数和(即相反合磁通抵消以后剩余的磁通量)。磁通密度是通过垂直于磁场方向的单位面积的磁通量,它等于该处磁场磁感应强度的大小B。磁通密度精确地描述了磁力线的疏密。
磁场的高斯定理指出,通过任意闭合曲面的磁通量为零,即它表明磁场是无源的,不存在发出或会聚磁力线的源头或尾闾,亦即不存在孤立的磁单极。以上公式中的B既可以是电流产生的磁场,也可以是变化电场产生的磁场,或两者之和。
2.磁感应强度
定义:磁感应强度(magnetic flux density),描述磁场强弱和方向的基本物理量。是矢量,常用符号B表示。磁感应强度也被称为磁通量密度或磁通密度。在物理学中磁场的强弱使用磁感强度(也叫磁感应强度)来表示,磁感强度大表示磁感强;磁感强度小,表示磁感弱。这个物理量之所以叫做磁感应强度,而没有叫做磁场强度,是由于历史上磁场强度一词已用来表示另外一个物理量了,区别:磁感应强度是个相互作用力,是两个参考点A与B之间的应力关系,而磁场强度是主体单方的量,不管B方有没有参与,这个量是不变的。
定义方法及公式:电荷在电场中受到的电场力是一定的,方向与该点的电场方向相同或者相反。电流在磁场中某处所受的磁场力(安培力),与电流在磁场中放置的方向有关,当电流方向与磁场方向平行时,电流受的安培力最小,等于零;当电流方向与磁场方向垂直时,电流受的安培力最大。
点电荷q以速度v在磁场中运动时受到力f 的作用。在磁场给定的条件下,f的大小与电荷运动的方向有关。当v 沿某个特殊方向或与之反向时,受力为零;当v与这个特殊方向垂直时受力最大,为Fm。Fm与|q|及v成正比,比值与运动电荷无关,反映磁场本身的性质,定义为磁感应强度的大小,即。B的方向定义为:由正电荷所受最大力Fm的方向转向电荷运动方向v 时,右手螺旋前进的方向。定义了B之后,运动电荷在磁场B 中所受的力可表为F= QVB,此即洛伦兹力公式。
定义式:F=ILB
量纲:在国际单位制(SI)中,磁感应强度的单位是特斯拉,简称特(T)。在高斯单位制中,磁感应强度的单位是高斯(Gs ),1T=10KGs等于10的四次方高斯。由于历史的原因,与电场强度E对应的描述磁场的基本物理量被称为磁感应强度B,而另一辅助量却被称为磁场强度H,名实不符,容易混淆。通常所谓磁场,均指的是B。
B在数值上等于垂直于磁场方向长1 m,电流为1 A的导线所受磁场力的大小
B= F/IL (F=BIL而来)
注:磁场中某点的磁感应强度B是客观存在的,与是否放置通电导线无关,定义式F=BIL 中要求一小段通电导线应垂直于磁场放置才行,如果平行于磁场放置,则力F为零。
3磁场强度
定义:磁场强度在历史上最先由磁荷观点引出。类比于电荷的库仑定律,人们认为存在正负两种磁荷,并提出磁荷的库仑定律。单位正电荷在磁场中所受的力被称为磁场强度H。.
磁场强度的单位:磁场强度的单位在国际单位制中为安(培)/米(A/m);在CGS制中为奥(斯特)(Oe)。1安/米相当于4π×10^(-3)奥。
磁场强度的计算公式:H = N × I / Le
式中:H为磁场强度,单位为A/m;N为励磁线圈的匝数;I为励磁电流(测量值),单位为A;Le为测试样品的有效磁路长度,单位为m。