磁場的基本物理量

磁場的基本物理量1．磁感應強度實驗證明，處于磁場中某點的一小段與磁場方向垂直的通電直導體，如果通過它的電流為I，其有效長度（即垂直磁力線的長度）為L，則它所受到的電磁力F與IL的比值F/IL是一個恒量。當導線中的電流I或有效長度L變化時，此導體受到的電磁力也要改變。但對磁場中確定的點來說，不論I和L如何變化，比值F/IL始終保持不變。這個比值就叫做磁感應強度，它是定量描述磁場中各點磁場強弱和方向的物理量。磁感應強度用符號B表示，即（1-1）式中B——磁場的磁感應強度（特）；F——通電導體受到的電磁力（牛）；I——導體中的電流強度（安）；L——導體在磁場中的有效長度（米）。在國際單位制中，磁感應強度的單位是特斯拉，簡稱特（T）。也就是說，一根與磁力線垂直的1米直導線，如果通過1安培電流時，所受到的電磁力為1牛頓，則磁感應強度就是1特斯拉。磁感應強度是矢量，它的方向就是該點小磁針N極所指的方向。如果磁場中各點磁感應強度的大小和方向都相同，則稱為均勻磁場。均勻磁場的磁力線是一些均勻分布的平行直線。2．磁通磁通是描述磁場在某一范圍內(nèi)分布情況的物理量，以符號表示。它的定義是：磁感應強度B和與它垂直的某一截面積S的乘積，也就是通過垂直于磁場方向的某一截面積的磁力線條數(shù)，如圖7所示。則有（1-2）磁通的單位是韋伯，簡稱韋（Wb）。如果磁場不與所討論的平面垂直，則應以這個平面在垂直于磁場B的方向的投影面積S與乘積來表示磁通，如圖1所示。則有（1-3）(a)平面與B垂直(b)平面與B垂直圖1磁通由式（1-2）可得，這表示均勻磁場中的磁感應強度B等于垂直穿過單位面積上的磁力線條數(shù)，所以磁感應強度又稱磁通密度。當面積一定時，通過該面積的磁力線越多，則磁通越大，磁場越強。這一概念在電氣工程上有極其重要的意義。如變壓器、電動機、電磁鐵等就是通過盡可能地減少漏磁通，增強一定鐵心截面下磁感應強度來提高其工作效率的。3．磁導率如果用一個插有鐵棒的通電線圈去吸引鐵屑，然后把通電線圈中的鐵棒換成銅棒再去吸引鐵屑，便會發(fā)現(xiàn)在兩種情況下吸力大小不同，前者比后者大得多。這表明不同的媒介質(zhì)對磁場的影響不同，影響的程度與媒介質(zhì)的導磁性能有關。磁導率是一個用來表示媒介質(zhì)導磁性能的物理量，用符號μ來表示，單位是亨利/米。由實驗測得，真空中的磁導率。自然界中絕大多數(shù)物質(zhì)對磁感應強度的影響甚微，只有少數(shù)物質(zhì)對磁場有明顯的影響。為了比較媒介質(zhì)對磁場的影響，把任一媒介質(zhì)的磁導率與真空中磁導率的比值叫做相對磁導率，用μr表示，即相對磁導率只是一個比值。它表明在其它條件相同的情況下，媒介質(zhì)中的磁感應強度是真空中磁感應強度的多少倍。根據(jù)物質(zhì)的磁導率的大小，可把物質(zhì)分成三類。第一類叫反磁物質(zhì)，它們的相對磁導率略小于1，如銅、銀等；第二類叫順磁物質(zhì)，它們的相對磁導率稍大于1，如空氣、錫、鋁等；第三類叫鐵磁物質(zhì)，它們的相對磁導率遠大于1，如鐵、鎳、鈷及其合金等。在其它條件不變的情況下，鐵磁物質(zhì)中產(chǎn)生的磁場要比真空中產(chǎn)生的磁場強幾千甚至上萬倍。4．磁場強度磁場中某點的磁感應強度B與媒介質(zhì)磁導率μ的比值稱為磁場強度，用H表示，單位是安/米。即=式中N——線圈的匝數(shù)；l——線圈的長度，m；I——線圈中的電流，A。由此可見，磁場強度的數(shù)值只與電流的大小及導體的形狀有關