磁感應強度和什么因素有關(guān)
2023-01-14
描述磁場強弱和方向的基本物理量。是矢量,常用符號B表示。
在物理學中磁場的強弱使用磁感強度(也叫磁感應強度)來表示,磁感強度大表示磁感強;磁感強度小,表示磁感弱。這個物理量之所以叫做磁感應強度,而沒有叫做磁場強度,是由于歷史上磁場強度一詞已用來表示另外一個物理量了。
點電荷q以速度v在磁場中運動時受到力f 的作用。在磁場給定的條件下,f的大小與電荷運動的方向有關(guān) 。當v 沿某個特殊方向或與之反向時,受力為零;當v與此 特殊方向垂直時受力最大,為fm。fm與|q|及v成正比,比值 與運動電荷無關(guān),反映磁場本身的性質(zhì),定義為磁感應強度的大小,即。B的方向定義為:由正電荷所受最大力fm的方向轉(zhuǎn)向電荷運動方向 v 時 ,右手螺旋前進的方向 。定義了B之后,運動電荷在磁場 B 中所受的力可表為 f = qv×B,此即洛倫茲力公式。
除利用洛倫茲力定義B外,也可以根據(jù)電流元Idl在磁場中所受安培力df=Idl×B來定義B,或根據(jù)磁矩m在磁場中所受力矩M=m×B來定義B,三種定義,方法雷同,完全等價。
在國際單位制(SI)中,磁感應強度的單位是特斯拉,簡稱特(T)。在高斯單位制中,磁感應強度的單位是高斯(Gs ),1T=10KGs等于10的四次方高斯。由于歷史的原因,與電場強度E對應的描述磁場的基本物理量被稱為磁感應強度B,而另一輔助量卻被稱為磁場強度H,名實不符,容易混淆。通常所謂磁場,均指的是B。 B在數(shù)值上等于垂直于磁場方向長1 m,電流為1 A的導線所受磁場力的大小 B= F/IL 中學階段不講磁場強度,磁場強度矢量H是為了磁場的安培環(huán)路定理得到形式上簡化而引入的輔助物理量。它的物理意義類似于電位移矢量D。從定義的操作方面來看,磁感應強度是完全只是考慮磁場對于電流元的作用,而不考慮這種作用是否受到磁場空間所在的介質(zhì)的影響,這樣磁感應強度就是同時由磁場的產(chǎn)生源與磁場空間所充滿的介質(zhì)來決定的。相反,磁場強度則完全只是反映磁場來源的屬性,與磁介質(zhì)沒有關(guān)系。實際在前面已經(jīng)說明,這兩個概念在實際運用中各有其方便之處。
磁場強度
描述磁介質(zhì)中磁場的一個輔助物理量。常用符號H表示,定義為H=(B/μo)-M式中B是磁感應強度;M是磁化強度;μo是真空磁導率。在線性各向同性磁介質(zhì)中,M與H成正比,即M=xmH,xm是磁介質(zhì)的磁化率。于是上式表為B=μo(1+xm)H=μoμrH式中μr=1+xm稱為磁介質(zhì)的相對磁導率,上式是表征介質(zhì)磁化性質(zhì)的介質(zhì)方程。
磁介質(zhì)磁化后產(chǎn)生的磁化電流改變了原來的磁場分布,引入輔助量H是為了使未知的磁化電流不顯現(xiàn)在由H表述的磁場的安培環(huán)路定理之中。在認清磁性起源于電流之前,曾認為磁性起源于磁荷,并得到了與靜電庫侖定律相仿的磁庫侖定律。由此,把單位磁荷所受磁力定義為H,認為H是描述磁場的基本物理量,并賦予其磁場強度的名稱,沿用至今。在國際單位制(SI)中,磁場強度H的單位是安培/米(A/m)。
磁場強度與磁感應強度的區(qū)別
磁場強度和磁感應強度均為表征磁場性質(zhì)(即磁場強弱和方向)的兩個物理量。由于磁場是電流或者說運動電荷引起的,而磁介質(zhì)(除超導體以外不存在磁絕緣的概念,故一切物質(zhì)均為磁介質(zhì))在磁場中發(fā)生的磁化對源磁場也有影響(場的迭加原理)。因此,磁場的強弱可以有兩種表示方法:
在充滿均勻磁介質(zhì)的情況下,若包括介質(zhì)因磁化而產(chǎn)生的磁場在內(nèi)時,用磁感應強度B表示,其單位為特斯拉T,是一個基本物理量;單獨由電流或者運動電荷所引起的磁場(不包括介質(zhì)磁化而產(chǎn)生的磁場時)則用磁場強度H表示,其單位為A/m2,是一個輔助物理量。
具體的,B決定了運動電荷所受到的洛侖茲力,因而,B的概念叫H更形象一些。在工程中,B也被稱作磁通密度(單位Wb/m2)。在各向同性的磁介質(zhì)中,B與H的比值即介質(zhì)的絕對磁導率μ。
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