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磁感应强度

磁感应强度是指描述磁场强弱和方向的物理量,是矢量,常用符号B表示,国际通用单位为特斯拉(符号为T)。磁感应强度也被称为磁通量密度或磁通密度。在物理学中磁场的强弱使用磁感应强度来表示,磁感应强度越大表示磁感应越强。磁感应强度越小,表示磁感应越弱。[1]

磁感应强度

目录

基本信息

中文名称:磁感应强度

外文名称:magnetic flux density

别称:磁通量密度、磁通密度

适用领域范围:电磁学

表达式:B=F/IL

物理意义:描述磁场强弱和方向的基本物理量

基本概念

世界上物质以两种方式存在,一种是看得见,摸得着的这个最常见的物质。一种是看不见,摸不着但却存在并与周围物质相互作用着,这种物质叫场。电磁场就是这样一类物质。比如黑洞就是这样一类物质。这种物质所发生作用的强度计量单位是磁感应强度。这个物理量之所以叫做磁感应强度,而没有叫做磁场强度,是由于历史上磁场强度一词已用来表示另外一个物理量了。

定义方法

磁感应强度是指描述磁场强弱和方向的物理量,是矢量,常用符号B表示,国际通用单位为特斯拉(符号为T)。磁感应强度也被称为磁通量密度或磁通密度。在物理学中磁场的强弱使用磁感应强度来表示,磁感应强度越大表示磁感应越强。磁感应强度越小,表示磁感应越弱。[2]


电荷在电场中受到的电场力是一定的,方向与该点的电场方向相同或者相反。电流磁场中某处所受的磁场力(安培力),与电流在磁场中放置的方向有关,当电流方向与磁场方向平行时,电流受的安培力最小,等于零;当电流方向与磁场方向垂直时,电流受的安培力最大。[3]

电荷q以速度v在磁场中运动时受到力f 的作用。在磁场给定的条件下,f的大小与电荷运动的方向有关 。当v 沿某个特殊方向或与之反向时,受力为零;当v与此 特殊方向垂直时受力最大,为Fm。Fm与|q|及v成正比,比值 与运动电荷无关,反映磁场本身的性质,定义为磁感应强度的大小,即B。B的方向定义为:由正电荷所受最大力Fm的方向转向电荷运动方向 v 时 ,右手螺旋前进的方向 。定义了B之后,运动电荷在磁场 B 中所受的力可表为 F= QVB,此即洛伦兹力公式。除利用洛伦兹力定义B外,也可以根据电流元Idl在磁场中所受安培力df=Idl×B来定义B,或根据磁矩m在磁场中所受力矩M=m×B来定义B,三种定义,方法雷同,完全等价。[4]

磁感应强度的单位

在国际单位制(SI)中,磁感应强度的单位是特斯拉,简称特(T)。

在高斯单位制中,磁感应强度的单位是高斯(Gs ),1T=10KGs等于10的四次方高斯。

由于历史的原因,与电场强度E对应的描述磁场的基本物理量被称为磁感应强度B,而另一辅助量却被称为磁场强度H,名实不符,容易混淆。通常所谓磁场,均指的是B。B在数值上等于垂直于磁场方向长1 m,电流为1 A的导线所受磁场力的大小B= F/IL (F=BIL而来)

磁感应强度的方向

磁场方向即磁感应强度的方向,判定方法是放入检验小磁针所受磁场力的方向,也是小磁针稳定平衡时的方向。

由电流方向判断磁感应强度的方法-------安培定则

安培定则:也叫右手螺旋定则,是表示电流和电流激发磁场的磁感线方向间关系的定则。

通电直导线中的安培定则(安培定则一):用右手握住通电直导线,让大拇指指向电流的方向,那么四指的指向就是磁感线的环绕方向;

通电螺线管中的安培定则(安培定则二):用右手握住通电螺线管,使四指弯曲与电流方向一致,那么大拇指所指的那一端是通电螺线管的N极。[5]

常见磁场的数值范围

磁感应强度的大小(单位:T):

原子核表面 约10^12

中子星表面 约10^8

目前实验室值:瞬时 10^3 恒定 37

星际空间 10^(-10)

人体表面 3*10^(-10)

计算公式


无限长载流直导线外距离导线r处

B=μI/2πr、其中,μ=4π×10^(-7)N/A^2,为真空磁导率。r为该点到直导线距离。

圆电流圆心处

B=μI/2R 其中,R为圆半径。

无限大均匀载流平面外

B=1/2×μα、其中,α是流过单位长度的电流。

一段载流圆弧在圆心处

B=μIφ/4πR、其中,φ是该圆弧对应的圆心角,单位为弧度

恒定电流在其周围产生的磁场

毕奥-萨伐尔定律): dB=(μIdlXe)/(4pi*r^2)

Idl表示恒定电流的一电流元,r表示从电流元指向某一场点P的径矢。


参考来源

  1. 磁感应强度方向怎么判断,电子发烧友网,2019-01-29
  2. 磁感应强度方向怎么判断,电子发烧友网,2019-01-29
  3. 磁感应强度-(经典).ppt
  4. 磁感应强度的定义,电子发烧友网,2019-01-29
  5. 如何判断磁感应强度方向 方法是什么,高三网,2018-11-15