磁场及其基本物理量

一、 电流的磁场

实验表明,在载流导体或永久磁铁的周围存在磁场。

产生磁场的根本原因是电流。永久磁体的磁场是由分子电流所产生的,而电机、变压器的磁场由励磁电流产生。

二、 磁场的物理量

1. 磁感应强度B

概念:磁感应强度是表示磁场中某一点磁场强弱及方向的物理量,它是一个矢量。

方向:磁场中某一点磁感应强度的方向它规定为放在该点小磁针静止时N极指向。

大小:

磁场中各点磁感应强度B 的大小,可以用直导体在该点受到的磁场力大小来衡量。如果在某点放置一小段长度为△、电流为I、并且与磁场方向垂直的载流导体,它所受的力为△F时,该点的磁感应强度的大小为

B =                             1)

磁感应强度的SI主单位是特(T)。

磁力线:

a.     概念:为了形象地图示磁场而人为作出假象空间曲线叫做磁感应线(又称磁力线)。

b.     方向:线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向。

c.     大小:线的疏密可以反映磁场的强弱(大小)。

d. 常见磁场示意图

                               条形磁铁的磁场

     

                                          通电导线的磁场                     通电线圈产生的磁场

       磁通φ

概念:反映了磁场中某个曲面上的磁场分布情况,用磁通φ表示。

大小:

a.     一般情况:

如图1所示,曲面S上某面积元ds处磁感应强度大小为B,方向与dS法线夹角为θ,则此面积的磁通 

                        2)

b.特殊情况:均匀磁场中

在磁感应强度大小为B的均匀磁场中,面积为S,与磁场方向垂直的平面的磁通:

                        3)

磁感应强度又称为磁通密度。

单位:磁通的SI主单位为韦(Wb)。

2. 磁导率μ

概念:反映媒质对导磁性能的物理量,μ只取决于物质本身。

单位:磁导率的SI 主单位为亨/米(H/m)。

分类:

自然界的物质按磁导率不同可分为两大类:

a. 铁磁性物质:铁、钴、镍及其合金,其磁导率远大于真空的磁导率μo ;

b. 非铁磁性物质,非铁磁性物质的磁导率为常数,

在工程上都将非铁磁性物质的磁导率近似为真空的磁导率。

经过实验测定,真空磁导率

           μo = 4π×10H/m

相对磁导率:,把物质的磁导率与真空的磁导率的比值称为相对磁导率

           μr =                             (5)

铁磁性物质的μr很大,如硅钢片μr = 6000~8000,而坡莫合金在弱磁场中μr可达10左右;非铁磁性物质的μr 1 、μ = μo 。

3. 磁场强度H

概念:为反映媒质的导磁性能,描述磁场强弱和方向而引入的一个辅助物理量称为磁场强

HB的关系:

a. 大小:  H =                        (6)

b. 方向:H与B的方向一致

c. 单位:/米(A/m)。

三、磁场与电场密不可分

 在我们用电的地方,几乎都用到了“磁”,如:

我们使用的交流电:周围空间弥漫着磁场;电机和变压器里面既有“电”又有“磁”;我们用到的电器设备,里面有电感、电机、变压器……

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一、 电流的磁场

实验表明,在载流导体或永久磁铁的周围存在磁场。

产生磁场的根本原因是电流。永久磁体的磁场是由分子电流所产生的,而电机、变压器的磁场由励磁电流产生。

二、 磁场的物理量

1. 磁感应强度B

概念:磁感应强度是表示磁场中某一点磁场强弱及方向的物理量,它是一个矢量。

方向:磁场中某一点磁感应强度的方向它规定为放在该点小磁针静止时N极指向。

大小:

磁场中各点磁感应强度B 的大小,可以用直导体在该点受到的磁场力大小来衡量。如果在某点放置一小段长度为△、电流为I、并且与磁场方向垂直的载流导体,它所受的力为△F时,该点的磁感应强度的大小为

B =                             1)

磁感应强度的SI主单位是特(T)。

磁力线:

a.     概念:为了形象地图示磁场而人为作出假象空间曲线叫做磁感应线(又称磁力线)。

b.     方向:线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向。

c.     大小:线的疏密可以反映磁场的强弱(大小)。

d. 常见磁场示意图

                               条形磁铁的磁场

     

                                          通电导线的磁场                     通电线圈产生的磁场

       磁通φ

概念:反映了磁场中某个曲面上的磁场分布情况,用磁通φ表示。

大小:

a.     一般情况:

如图1所示,曲面S上某面积元ds处磁感应强度大小为B,方向与dS法线夹角为θ,则此面积的磁通 

                        2)

b.特殊情况:均匀磁场中

在磁感应强度大小为B的均匀磁场中,面积为S,与磁场方向垂直的平面的磁通:

                        3)

磁感应强度又称为磁通密度。

单位:磁通的SI主单位为韦(Wb)。

2. 磁导率μ

概念:反映媒质对导磁性能的物理量,μ只取决于物质本身。

单位:磁导率的SI 主单位为亨/米(H/m)。

分类:

自然界的物质按磁导率不同可分为两大类:

a. 铁磁性物质:铁、钴、镍及其合金,其磁导率远大于真空的磁导率μo ;

b. 非铁磁性物质,非铁磁性物质的磁导率为常数,

在工程上都将非铁磁性物质的磁导率近似为真空的磁导率。

经过实验测定,真空磁导率

           μo = 4π×10H/m

相对磁导率:,把物质的磁导率与真空的磁导率的比值称为相对磁导率

           μr =                             (5)

铁磁性物质的μr很大,如硅钢片μr = 6000~8000,而坡莫合金在弱磁场中μr可达10左右;非铁磁性物质的μr 1 、μ = μo 。

3. 磁场强度H

概念:为反映媒质的导磁性能,描述磁场强弱和方向而引入的一个辅助物理量称为磁场强

HB的关系:

a. 大小:  H =                        (6)

b. 方向:H与B的方向一致

c. 单位:/米(A/m)。

三、磁场与电场密不可分

 在我们用电的地方,几乎都用到了“磁”,如:

我们使用的交流电:周围空间弥漫着磁场;电机和变压器里面既有“电”又有“磁”;我们用到的电器设备,里面有电感、电机、变压器……

磁场及其基本物理量

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