1、磁感應強度
磁感應強度是用來(lái)描述磁場(chǎng)性質(zhì)的物理量,用B表示,磁場(chǎng)中某點(diǎn)的B的方向是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向,B的大小表示該點(diǎn)磁場(chǎng)的強弱。
在SI單位制(國際單位制)中,磁感應強度的單位是[伏特·秒/米2],而[伏特]·[秒]稱(chēng)為韋伯,所以磁感應強度的單位稱(chēng)為[韋伯/米2]或[特斯拉],簡(jiǎn)稱(chēng)[特],在CGSM單位制中,磁感應強度的單位是[高斯]。單位用符號表示:V為[伏特],s為[秒],m為[米],Wb為[韋伯],T為[特],Gs為[高斯],mT為[毫特]。
1T=1Wb/m2=104Gs=103mT
2、磁力線(xiàn)、磁通與磁通連續定理
我們用磁力線(xiàn)來(lái)形象地描繪磁場(chǎng),電流產(chǎn)生的各種不同磁場(chǎng)的磁力線(xiàn)如圖1所示,磁力線(xiàn)是環(huán)繞電流的無(wú)頭無(wú)尾的閉合線(xiàn),電流方向與磁力線(xiàn)回車(chē)方向符合右手定則。
我們規定,磁力線(xiàn)任何一點(diǎn)的切線(xiàn)方向是該點(diǎn)磁場(chǎng)(也就是B)的方向,通過(guò)垂直于B矢量的單位面積的磁力線(xiàn)數等于該點(diǎn)B矢量的大小。也就是說(shuō),磁場(chǎng)強的地方,磁力線(xiàn)較密,磁場(chǎng)弱的地方,磁力線(xiàn)較疏。
通過(guò)某一曲面的總磁力線(xiàn)數,稱(chēng)為通過(guò)該曲面的磁通,用Φ表示。磁通的計算如圖2所示,在曲面上取面積元,其法線(xiàn)方向與該點(diǎn)的B的方向之間成θ角,通過(guò)該面積的元的磁通為:dφ=B×cosθ×ds , 所以通過(guò)曲面的S的總磁通為φ=∮B×cosθ×ds 。
當B均勻,S是平面并與B垂直時(shí),通過(guò)S平面的磁通為:φ=B×S 這是磁測量中經(jīng)常用到的關(guān)系。
磁通連續定理:當S面是一個(gè)閉合面,由于磁力線(xiàn)是閉合線(xiàn),那么穿進(jìn)閉合面的磁力線(xiàn)必從閉合面的其它部分穿出,所以通過(guò)任一閉合面的總磁通量必等于零。即:
φ=∮Bcosθds=0
磁通的單位在SI單位制中是[韋伯],在CGSM單位制中是[麥克斯韋],簡(jiǎn)稱(chēng)[麥]符號用Mx表示。1Wb=108Mx
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3、磁場(chǎng)強度、磁導率和安培環(huán)路定律
磁場(chǎng)強度是為了便于分析磁場(chǎng)和電流之間的關(guān)系而引入的一個(gè)物理量,它也是一個(gè)矢量,用H表示,它與磁感應強度的關(guān)系是: H=B/μ , 其中:μ是磁介質(zhì)的磁導率,由磁介質(zhì)的性質(zhì)決定。在SI單位制中,真空的磁導率為:μ0=4π×10-7亨利/米 ,H的單位是[安培/米],在CGSM單位制中,真空的磁導率為1,H的單位是[奧斯特],簡(jiǎn)稱(chēng)[奧]。單位用符號表示:A為[安培],Oe為[奧],H為[亨利]。
1A/m=4π×10-3 Oe
安培環(huán)路定律:在磁場(chǎng)中,H矢量沿任意閉合曲線(xiàn)的線(xiàn)積分等于包圍在這閉合曲線(xiàn)內各電流的代數和。即:∮H×cosα×dl=∑I ,式中:α為曲線(xiàn)的切線(xiàn)方向與該點(diǎn)磁場(chǎng)方向的夾角。利用安培環(huán)路定律,我們可以較方便地計算出具有某種空間對稱(chēng)性的電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)。例如計算一個(gè)均勻密繞的環(huán)形螺線(xiàn)管內部P點(diǎn)的磁場(chǎng)強度,如圖4所示。取過(guò)P點(diǎn),半徑為r的同心圓,作為閉合的積分曲線(xiàn)。由于對稱(chēng)關(guān)系,在同心圓周上各點(diǎn)的磁場(chǎng)強度相等,磁場(chǎng)強度的方向沿著(zhù)同心圓的切線(xiàn)方向,即α=0,這樣:∮H×cosα×dl=H*2πr=NI
于是P點(diǎn)的磁場(chǎng)強度:H=NI/(2πr),式中:N為繞線(xiàn)匝數。從這個(gè)關(guān)系可以看到:磁場(chǎng)強度僅決定于產(chǎn)生磁場(chǎng)的電流的分布,而與磁介質(zhì)的性質(zhì)無(wú)關(guān)。
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4、電磁感應定律
電磁感應定律說(shuō)明了感應電動(dòng)勢與磁通變化之間的關(guān)系。定律指出:不論任何原因使通過(guò)某一回路的磁通Φ發(fā)生變化時(shí),回路中產(chǎn)生的感應電動(dòng)勢為: e = -dΦ /dt ;如果回路由N匝線(xiàn)圈組成,那么在磁通變化時(shí),每匝都將產(chǎn)生感應電動(dòng)勢,總的感應電動(dòng)勢等于各匝的感應電動(dòng)勢之和。當每匝通過(guò)的磁通相同時(shí),則有:
e = N×dΦ/dt
電磁感應定律是磁測量中應用*普遍的定律之一。當式 e = N×dΦ/dt 中的磁通按正弦規律作周期性變化時(shí),可以推導出感應電動(dòng)勢的有效值與磁通的最大值的關(guān)系為:
U = 4.44×f×N×Φm
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