磁场参数计算公式

磁场参数计算公式

一、磁场强度与磁感应强度计算公式

1、磁场强度与磁感应强度定义

磁场强度是线圈安匝数的一个表征量，反映磁场的源强弱。磁感应强度则表示磁场源在特定环境下的效果。打个不恰当的比方,你用一个固定的力去移动一个物体,但实际对物体产生的效果并不一样,比如你是借助于工具的,也可能你使力的位置不同或方向不同.对你来说你用了一个确定的力.而对物体却有一个实际的感受,你作用的力好比磁场强度,而物体的实际感受好比磁感应强度。

2、磁场强度与磁感应强度区别

磁场强度和磁感应强度均为表征磁场性质（即磁场强弱和方向）的两个物理量。由于磁场是电流或者说运动电荷引起的，而磁介质（除超导体以外不存在磁绝缘的概念，故一切物质均为磁介质）在磁场中发生的磁化对源磁场也有影响（场的迭加原理）。因此，磁场的强弱可以有两种表示方法：在充满均匀磁介质的情况下，若包括介质因磁化而产生的磁场在内时，用磁感应强度B表示，其单位为特斯拉T，是一个基本物理量；单独由电流或者运动电荷所引起的磁场（不包括介质磁化而产生的磁场时）则用磁场强度H表示，其单位为A/m2，是一个辅助物理量。具体的，B决定了运动电荷所受到的洛仑兹力，因而，B的概念叫H更形象一些。在工程中，B也被称作磁通密度（单位Wb/m2）。在各向同性的磁介质中，B与H的比值即介质的绝对磁导率μ。

3、磁场强度计算公式：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），单位位A；

Le为测试样品的有效磁路长度，单位为m。

4、磁感应强度计算公式：B = Φ / (N × Ae)

式中：B为磁感应强度，单位为Wb/m^2；

Φ为感应磁通（测量值），单位为Wb；

N为感应线圈的匝数；

Ae为测试样品的有效截面积，单位为m^2。

二、磁通量与磁通密度相关公式：

1、Ф = B * S（1）

Ф：磁通(韦伯)；

B：磁通密度(韦伯每平方米或高斯)，1韦伯每平方米=104高斯

S：磁路的截面积(平方米)

2、B = H * μ（2）

μ：磁导率(无单位也叫无量纲)；H：磁场强度(伏特每米)

3、H = I*N / l （3）

I ：电流强度(安培)；N ：线圈匝数(圈T)；l ：磁路长路(米)

4、当电源电压做正弦变化时，主磁通也做正弦交变，设其瞬时值为：

wt m sin Φ=Φ 带入公式dt

d N

e Φ-=得感应电动势的瞬时值为 wt wN dt

d N

e m cos Φ-=Φ-= 则感应电动势的有效值为： m m m m fN fN wN e E Φ-=Φ-=Φ-==

44.42222π 其中f 为交流电频率，N 为线圈匝数。

交变电流教学中应分清的几个概念

广东省汕尾市城区田家炳中学贾世芳

交变电流在日常生活中的应用非常广泛，它可以很方便地利用变压器进行升压或降压，从而进行远距离输电或满足使用不同电压的用电器的需要；它能够产生旋转磁场，从而制成结构简单、运行可靠的电动机，以满足工农业生产和入们生活的需要。因此，交变电流跟生产和生活实践有着密切的联系。在高中阶段，学生掌握一定的交变电流知识，不但有利于培养学生理论联系实践的能力，而且也会提高学生学习物理的兴趣。

交变电流这一部分的内容，一直都是高中物理教学的一个难点。学生在学习时普遍反映这一部分内容的概念多、公式多、各种关系复杂。笔者认为，如果在教学中能让学生分清下列几个概念，便可以取得良好的教学效果。

一、交变电流和恒定电流

交变电流是指大小和方向都随时间作周期性变化的电流，恒定电流是指强弱和方向都不随时间改变的电流。交变电流一般是由线圈在磁场中匀速转动或者磁场围绕线圈匀速转动产生的，恒定电流是由干电池、铅蓄电池或稳压电源提供的。在日常生活中，照明电路和动力电路中都使用的是交变电流。由于交变电流的大小和方向都随时间作周期性变化，所以要描述交变电流的特性，就不像恒定电流那样简单，需要用最大值、有效值、瞬时值、平均值、周期和频率等物理量。

例1下列各图中表示交变电流的是（）

分析与解：根据交变电流的定义，A、C、D，图中电流的大小和方向都随时间作周期性变化，是交变电流。B图中电流的大小随时间作周期性变化，但方向始终不变，是脉动直流，而不是交变电流。故正确答案选A、C、D。

二、最大值和有效值

交变电流的最大值是指交变电流在一个周期内所能达到的最大值，它可以用来表示交变电流的强弱或电压的高低。当矩形线圈在匀强磁场中匀速转动到与磁场方向平行时，产生的

感应电动势具有最大值。此时电路中的电流强度及用电器两端的电压都具有最大值，即，。但是，交变电流的最大值不能用来表示交变电流

产生的效果，在实际应用中通常用有效值来表示交变电流产生的效果。

交变电流的有效值是根据电流的热效应来定义的，让交变电流和恒定电流通过相同阻值的电阻，如果在相同的时间内产生的热量相等，我们就把这一恒定电流的数值叫做这一交变电流的有效值。通过计算表明，正弦交变电流的有效值与最大值之间的关系为：

，，

在交变电流电路中，电流表、电压表、功率表等仪表测量的示数均为有效值。在没有特别指明的情况下，所给出的交变电流的数值都是指有效值。在日常生活中，使用交变电流的用电器铭牌上所标明的额定电压、额定电流也都是指有效值。在计算电功、电热、电功率等物理量时，均需要代入有效值进行计算。

例2如图2所示，边长为a的n匝正方形线圈在磁感强度为B的匀强磁场中，以一条边为轴匀速转动，角速度为ω，转动轴与磁场方向垂直，若线圈电阻为R，则线圈从图示位置转动一周的过程中，线圈中产生的热量是多少？

分析与解：经分析可知，线圈在转动过程中，产生的感应电动势的最大值为

，则线圈中产生的感应电流的最大值为，则电流强度的有效值为。又因为线圈转过一周所需要的时间，根据焦耳定律，则线圈产生的热量。

三、瞬时值和平均值

交变电流的瞬时值是指交变电流在某一时刻所具有的数值。若线圈从中性面开始转动计

时，则t时刻的感应电动势瞬时值表达式为，感应电流瞬时值表达式为，电路中用电器两端的电压瞬时值表达式为。

若线圈从平行于磁场方向开始转动计时，则t时刻的感应电动势瞬时值表达式为

，感应电流瞬时值表达式为，电路中用电器两端的电压瞬时值表达式为。

交变电流的平均值是指在某一段时间内产生的交变电流对时间的平均值。要计算交变电流在某一段时间内的平均值，需要应用法拉第电磁感应定律，则感应电动势的平均值表达式

为，感应电流的平均值表达式为。电路中用电器两端的电压平均值表达式为。在利用公式q＝It计算t时间内通过导体横截面的电量时，公式中的I必须代入平均值进行计算。