磁感應強度和什么因素有關
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 。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,反映磁場本身的性質,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,也可以根據電流元Idl在磁場中所受安培力df=Idl×B來定義B,或根據磁矩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的影響,這樣磁感應強度就是同時由磁場的產生源與磁場空間所充滿的介質來決定的。相反,磁場強度則完全只是反映磁場來源的屬性,與磁介質沒有關系。實際在前面已經說明,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中,M與H成正比,即M=xmH,xm是磁介質的磁化率。于是上式表為B=μo(1+xm)H=μoμrH式中μr=1+xm稱為磁介質的相對磁導率,上式是表征介質磁化性質的介質方程。
磁介質磁化后產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在由H表述的磁場的安培環路定理之中。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別
磁場強度和磁感應強度均為表征磁場性質(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(除超導體以外不存在磁絕緣的概念,故一切物質均為磁介質)在磁場中發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:
在充滿均勻磁介質的情況下,若包括介質因磁化而產生的磁場在內時,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(不包括介質磁化而產生的磁場時)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中,B與H的比值即介質的絕對磁導率μ。
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