如何定义磁场强度
磁感应强度的定义及计算
磁感应强度的定义及计算在物理学中，磁感应强度是一个极其重要的概念，它描述了磁场的强弱和方向。
让我们一起来深入了解一下磁感应强度的定义以及如何对其进行计算。
要理解磁感应强度，我们先从磁场说起。
磁场是一种看不见、摸不着的物质，但它却能对处在其中的磁体或通电导线产生力的作用。
比如，我们常见的磁铁周围就存在磁场，指南针能够指示方向，就是因为受到了地球磁场的作用。
那么，用什么来定量地描述磁场的强弱呢？这就要引入磁感应强度这个概念了。
磁感应强度，通常用字母 B 表示，它的定义是：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的安培力 F 跟电流 I 和导线长度 L 的乘积 IL 的比值叫做磁感应强度。
用公式表示就是：B ＝ F ／（IL) 。
这里需要注意的是，这个定义式中的 F 是指通电导线垂直于磁场方向放置时所受到的安培力。
如果导线与磁场方向不垂直，那么我们需要将导线受到的安培力进行分解，找到垂直于磁场方向的分力来计算磁感应强度。
在国际单位制中，磁感应强度的单位是特斯拉，简称特，符号是 T 。
1 特斯拉等于 1 牛顿每安培米，即 1T ＝ 1N ／（A·m) 。
接下来，我们看看如何计算磁感应强度。
对于一些简单的磁场情况，我们可以通过已知的条件直接运用定义式来计算。
比如，一根长度为 L 的直导线，垂直于磁感应强度为 B 的匀强磁场放置，通过的电流为 I ，那么导线所受的安培力 F ＝ BIL ，由此可以算出磁感应强度 B ＝ F ／（IL) 。
再比如，在一个圆形电流所产生的磁场中，圆心处的磁感应强度可以通过特定的公式来计算。
假设圆形电流的半径为 R ，电流为 I ，那么圆心处的磁感应强度 B ＝μ₀I ／ 2R ，其中μ₀是真空磁导率，其值约为4π×10⁻⁷ T·m ／ A 。
在实际问题中，我们还会遇到一些更复杂的磁场分布，这时候可能需要运用一些数学方法，比如积分，来计算磁感应强度。
除了通过电流来计算磁感应强度，我们还可以通过磁通量来间接计算。
磁场强度的定义
磁场强度的定义磁场强度的定义磁场是由电荷运动产生的，它对带电粒子产生力的作用。
磁场强度是描述磁场强度大小的物理量。
在物理学中，磁场强度通常用H表示。
本文将详细介绍磁场强度的定义、量纲、单位、计算方法以及应用。
一、定义磁场强度是描述空间中任意一点处单位长度内所受到的磁力作用的大小。
其定义为：H = F/l其中，H为磁场强度，F为单位长度内所受到的磁力作用，l为单位长度。
二、量纲根据上述定义可知，磁场强度的量纲为力/长度。
在国际单位制中，其单位为特斯拉/安培（T/A）。
三、单位特斯拉/安培（T/A）是国际上通用的表示磁场强度的单位。
1特斯拉/安培等于1牛/安培米。
四、计算方法计算任意一点处的磁场强度需要知道该点处电流元素及其方向和距离该点处的距离。
根据毕奥-萨伐尔定律可得：dH = μ0/4π * Idl × r/r^3其中，dH为该点处电流元素产生的微弱磁场强度，μ0为真空磁导率，Idl为电流元素的大小和方向，r为距离该点处的距离。
将所有电流元素的微弱磁场强度相加即可得到该点处的总磁场强度。
五、应用磁场强度广泛应用于各个领域。
在工业领域，它被用于制造电动机、发电机和变压器等设备。
在医学领域，它被用于核磁共振成像（MRI）等诊断技术中。
在科学研究中，它被用于探测宇宙射线和地球磁场等。
此外，在生活中还有一些小应用，如吸盘、门铃等。
六、总结磁场强度是描述空间中任意一点处单位长度内所受到的磁力作用的大小。
其量纲为力/长度，单位为特斯拉/安培（T/A）。
计算方法需要知道该点处电流元素及其方向和距离该点处的距离，并根据毕奥-萨伐尔定律求和得到该点处的总磁场强度。
磁场强度在工业、医学、科学研究和生活中都有广泛的应用。
磁场强度
I
H
=
I
2π
r R
2
B
=
μ Ir
2π R
2
I´ r H
2. r >R
I
R
H 2π r = I
H=
I
2π
r
B
=
μ 0I
2π r
μ0 μ
r
H
B
H
I
2π R
O
R
μI
2π R μ 0 I
rO
2π R
R
r
在分界面上H 连续, B 不连续。
H线
B线
均匀磁化球的B线和H线
返 回9章
有磁介质时的
安培环路定理 l H . dl =Σ I
实验指出：
M = mH
m
磁化率
顺磁质 m> 0 抗磁质 m< 0
B =μ o H +μ oM =μ o H +μ o mH
=μ o (1 + m)H 令：μ r = 1+ m μ r 相对磁导率
B =μ oμ rH =μ H
[例题1]一环形螺线管，管内充满磁导 率为μ，相对磁导率为μr的顺磁质。环的横 截面半径远小于环的半径。
磁介质中的磁场 磁场强度 一、有介质时的安培环路定理
介质磁中有磁化面电流，安培环路定理为：
l B .dl =μ o (Σ I + Is ) =μ o (Σ I + l M .dl )
即：
l
(
B μo
M ). dl =Σ I
定义磁场强度 H
H
=
B μo
M
l
(
B μo
M ). dl = l H . dl =Σ I
磁场参数计算公式
磁场参数计算公式一、磁场强度与磁感应强度计算公式1、磁场强度与磁感应强度定义磁场强度是线圈安匝数的一个表征量，反映磁场的源强弱。
磁感应强度则表示磁场源在特定环境下的效果。
打个不恰当的比方,你用一个固定的力去移动一个物体,但实际对物体产生的效果并不一样,比如你是借助于工具的,也可能你使力的位置不同或方向不同.对你来说你用了一个确定的力.而对物体却有一个实际的感受,你作用的力好比磁场强度,而物体的实际感受好比磁感应强度。
2、磁场强度与磁感应强度区别磁场强度和磁感应强度均为表征磁场性质（即磁场强弱和方向）的两个物理量。
由于磁场是电流或者说运动电荷引起的，而磁介质（除超导体以外不存在磁绝缘的概念，故一切物质均为磁介质）在磁场中发生的磁化对源磁场也有影响（场的迭加原理）。
因此，磁场的强弱可以有两种表示方法：在充满均匀磁介质的情况下，若包括介质因磁化而产生的磁场在内时，用磁感应强度B表示，其单位为特斯拉T，是一个基本物理量；单独由电流或者运动电荷所引起的磁场（不包括介质磁化而产生的磁场时）则用磁场强度H表示，其单位为A/m2，是一个辅助物理量。
具体的，B决定了运动电荷所受到的洛仑兹力，因而，B的概念叫H 更形象一些。
在工程中，B也被称作磁通密度（单位Wb/m2）。
在各向同性的磁介质中，B与H的比值即介质的绝对磁导率μ。
3、磁场强度计算公式：H = N × I / Le式中：H为磁场强度，单位为A/m；N为励磁线圈的匝数；I为励磁电流（测量值），单位位A；Le为测试样品的有效磁路长度，单位为m。
4、磁感应强度计算公式：B = Φ / (N × Ae)式中：B为磁感应强度，单位为Wb/m^2；Φ为感应磁通（测量值），单位为Wb；N为感应线圈的匝数；Ae为测试样品的有效截面积，单位为m^2。
二、磁通量与磁通密度相关公式：1、Ф = B * S（1）Ф：磁通(韦伯)；B ：磁通密度(韦伯每平方米或高斯)，1韦伯每平方米=104高斯S：磁路的截面积(平方米)2、B = H * μ（2）μ：磁导率(无单位也叫无量纲)；H：磁场强度(伏特每米)3、H = I*N / l （3）I ：电流强度(安培)；N ：线圈匝数(圈T)；l ：磁路长路(米)4、当电源电压做正弦变化时，主磁通也做正弦交变，设其瞬时值为：wt m sin Φ=Φ 带入公式dtd Ne Φ-=得感应电动势的瞬时值为 wt wN dtd Ne m cos Φ-=Φ-= 则感应电动势的有效值为：m m m m fN fN wN e E Φ-=Φ-=Φ-==44.42222π 其中f 为交流电频率，N 为线圈匝数。
磁场与磁感应强度
磁场与磁感应强度磁场是物体周围的空间中存在的一种物理现象，它由电流或磁体产生。
磁场对物质具有吸引或排斥的作用，并且能够在一定范围内传递力量。
而磁感应强度则是磁场的物理量之一，用来表示磁场对导体中的电流产生的力的强度。
本文将详细讨论磁场和磁感应强度以及它们之间的关系。
一、磁场的概念和特性磁场是由物体产生的，并且可以感应到物体周围空间中的物质。
它是一种矢量量，在空间中具有大小和方向。
在磁场中，磁力线由北极指向南极，呈现闭合的环状。
磁场的强弱可以通过磁场线的密集程度来表示，磁力线越密集，磁场越强。
二、磁感应强度的定义和计算方法磁感应强度是用来衡量磁场的一个物理量，用字母B表示。
磁感应强度的单位是特斯拉(T)，它的定义为物体受到的磁力与单位面积之比。
磁感应强度的计算公式是B = F/A，其中F表示物体受到的磁力，A表示单位面积。
三、磁场和磁感应强度的关系磁感应强度是磁场的一个参数，表示磁场的强弱程度。
它与磁场之间的关系是B = μ0 × H，其中μ0是真空中的磁导率，H表示磁场强度。
根据这个公式，我们可以得出结论：磁感应强度与磁场强度成正比，当磁场强度增大时，磁感应强度也会增大。
四、磁场和磁感应强度的应用磁场和磁感应强度在现实生活中有着广泛的应用。
例如，在电磁铁中，通过通电产生的磁场可以吸引铁磁物体，这就是磁场的应用之一。
在电磁感应中，磁场可用于产生电流，这也是磁感应强度的应用。
此外，在磁共振成像中，通过控制磁感应强度可以得到对人体内部器官的详细图像。
五、磁场和磁感应强度的保护由于磁场和磁感应强度对人体和设备有一定的影响，因此保护磁场和磁感应强度变得尤为重要。
在实际应用中，可以通过设计合理的磁屏蔽结构和采取相应的防护措施来减小磁场和磁感应强度的危害。
六、结论通过对磁场和磁感应强度的描述，我们了解了磁场的概念和特性，学习了磁感应强度的定义和计算方法，并深入探讨了磁场和磁感应强度之间的关系。
我们也了解到磁场和磁感应强度在现实生活中的广泛应用，并了解了如何保护磁场和磁感应强度。
h 磁场强度
h 磁场强度
磁场强度（磁场H）是描述磁场的物理量，通常用符号H表示。
它在磁学中有着重要的作用，与磁感应强度（磁场B）之间存在一定关系。
1. 定义：磁场强度（H）是单位磁极距的磁场力对该磁极的作用力。
它是对磁场中物质的磁化程度进行描述的物理量。
2. 单位：国际单位制中，磁场强度的单位是安培每米（A/m）。
3. 关系：磁场强度与磁感应强度之间的关系由以下公式给出：
\[ \mathbf{B} = \mu \mathbf{H} \]
其中，\(\mathbf{B}\) 是磁感应强度，\(\mathbf{H}\) 是磁场强度，\(\mu\) 是磁导率（与物质的性质有关）。
4. 物质中的磁场：在真空中，磁感应强度与磁场强度的关系为\(\mathbf{B} = \mu_0 \mathbf{H}\)，其中\(\mu_0\) 是真空中的磁导率。
5. 磁场中物质的磁化：当物质存在于磁场中时，它会发生磁化。
磁场强度可以用来描述物质中的磁场，对于弱磁性物质，它们的磁感应强度与磁场强度之间存在线性关系。
6. 磁场强度的方向：磁场强度的方向与电流方向在磁场中的方向一致。
在传导电流的导线周围产生的磁场就是由电流产生的磁场强度。
总体而言，磁场强度是描述磁场的一项关键物理量，它帮助我们理解磁场中物质的磁性质和磁场的分布。
磁场和磁场强度
a
I
∵ Id l // r , Id l × r = 0 ∴ B = 0 P
例2:一正方形载流线圈边长为 b,通有电流为 I,求正 : 通有电流为 , 方形中心的磁感应强度 B. . 解:o 点的 B 是由四条载流边分别 产生的,它们大小,方向相同, 产生的,它们大小,方向相同, θ2
B= B1+ B2+ B3+ B= 4B1 4
I
dI dx
I 电流元电流 dI = dx a 0dI 0 Idx dB = = 2πx 2πax
B = ∫ dB =
a +b
o
x
b a
x
∫
b
0 Idx 0 I a + b = ln 2πa b 2πax
13
例4:一载流圆环半径为 :一载流圆环半径为R Idl 通有电流为 I,求圆环轴 , 线上一点的磁感应强度 B. . R 解:将圆环分割为无限 I o 多个电流元; 多个电流元; 电流元在轴线上产生 的磁感应强度 dB 为:
∴dB =
o
2 [R2 + (x l)2 ]32
统一变量: 统一变量: x l ∵
= Rctgβ R ∴dl = dβ 2 sin β
sin β = 3 2 2 2 R [R + (x l) ] R
4
二,磁场
磁铁和运动电荷(电流)会在周围空间激发场---磁场 运动电荷(电流)会在周围空间激发场 磁场 运动电荷 磁铁与磁铁,磁铁与电流, 磁铁与磁铁,磁铁与电流,电流与电流之间都是 通过磁场相互作用的. 通过磁场相互作用的. 磁场的基本性质:对运动电荷(电流)有力的作用. 磁场的基本性质:对运动电荷(电流)有力的作用. 电流 电流 磁场 磁场是一种物质, 其物质性体现在: 磁场是一种物质, 其物质性体现在: 1)磁场对磁铁,对电流,对运动电荷均有磁作用力; )磁场对磁铁,对电流,对运动电荷均有磁作用力; 2)载流导体在磁场中移动时,磁场的作用力对它作功. )载流导体在磁场中移动时,磁场的作用力对它作功. 磁场是一种客观存在,是物质存在的一种形式. 磁场是一种客观存在,是物质存在的一种形式. 恒定磁场—在空间的分布不随时间变化的磁场 在空间的分布不随时间变化的磁场. 恒定磁场 在空间的分布不随时间变化的磁场. 注意:无论电荷是运动还是静止, 注意:无论电荷是运动还是静止,它们之间都存在着库 仑相互作用,但只有运动着的电荷才存在着磁相互作用. 仑相互作用,但只有运动着的电荷才存在着磁相互作用.
磁场强度的定义
磁场强度的定义磁场强度是描述磁场强弱的物理量。
根据国际单位制，磁场强度的单位是特斯拉(T)，名称取自于国际学者尼古拉·特斯拉。
磁场强度的定义可以从磁力的角度和电流的角度进行解释。
从力的角度来看，磁场强度是指单位正电荷在磁场中所受到的洛伦兹力。
即磁场强度B是磁场（或磁感应强度）对单位电荷的力F与单位电荷的电荷量q的比值。
根据这个定义，磁场强度的计算公式为：B = F/q其中，F是正电荷在磁场中受到的洛伦兹力，q是正电荷的电荷量。
磁场强度的方向与洛伦兹力的方向垂直，并按左手定则确定，指向正电荷运动轨迹的凸出一侧。
从电流的角度来看，磁场强度可以通过安培力（即电流元之间相互之间的相互作用力）来定义。
当通过一段导线的电流I时，该导线所携带的电流元dI产生的磁场强度dB在距离dL处对下一个导线段所产生的作用力dF可以表示为：dF = I(dL × B)其中，dL是磁感应强度B的方向，I是电流。
这个定义是安培定则的基础，安培定则描述了电流与磁场之间的相互作用。
磁场强度在电磁学中有着广泛的应用。
在电磁感应、磁体设计、电动机、发电机等领域中，磁场强度是计算磁场分布和研究电磁现象的重要参量。
此外，磁场强度还与物质的磁性质有关，通过测量磁场强度可以获取物质的磁化度、磁导率等物理量，用于材料科学和磁学研究。
总结起来，磁场强度是描述磁场强弱的物理量，可以从磁力和电流的角度进行定义。
从力的角度，磁场强度是指单位正电荷在磁场中所受到的洛伦兹力；从电流的角度，磁场强度是通过安培力来定义。
磁场强度在电磁学中有着广泛的应用，用于计算磁场分布、研究电磁现象以及测量物质的磁性质。
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2 r 2 m T v qB
12
2
电荷速度与磁场不垂直时轨迹为螺旋线
13
磁约束
磁 镜
14
高能电荷在地球两极间的跳动
15
质谱仪 带电粒子速度测量
qE qvB
在磁场中电荷做圆周运动
mv r qB
荷质比
q E 2 m B r
16
电子质谱仪
17
回旋加速器
磁场控制带电粒子做回旋运动
20
作业： 29章 习题2、25、32、38，58
预习：30章
21
6
一般情况
对于电流微元ds
dF Ids B
导线受合力
F Ids B
l
7
匀强磁场中的导线受力
弯曲导线
FI
ds B IL ' B
b a
闭合导线在匀强磁场中 所受合力为零
FI
ds B 0
8
矩形线框受洛伦兹力力矩
匀强磁场
1、3不受力 2、4受力方向相反，力矩方向相同
F2 F4 IaB
max
b b F2 F4 IabB 2 2
IAB
9
磁场与线框有夹角情况 2、4受力方向相反，无力矩 1、3受力方向相反，力矩方向相同 a a F1 sin F3 sin
IA B
2 2 IabB sin IAB sin
磁场
李晟
2012.10
磁现象 磁场描述
• 磁力线 • 磁针方向标志磁场方向 • 磁力线密度标志磁场强度
2
如何定义磁场强度 磁铁之间有相互作用
• 磁力线
运动电荷受磁场影响
• 运动电荷受力大小与运动速度成正比
FB B qv
• 运动电荷受力方向与运动方向垂直
FB qv B
洛伦兹力
3
电荷速度方向、磁场方向、洛伦兹力方向遵循右 手关系
10
磁偶极矩 面积为A的环路电流在磁场中受到的力矩为
IA B
• 其中面方向根据电流方向按右手法则
定义其磁偶极矩为
IA
则
B
11
点电荷在磁场中的运动 匀强磁场
电荷速度与磁场垂直
电荷做匀速圆周运动
v2 F qvB m r 回旋半径 mv r qB
角速度 周期
v qB r m
FB qv B
4
磁场单位
FB B qv
特斯拉
1牛顿 1牛顿 1特斯拉 1库仑 米/秒 1安培 米
1高斯=10-4特斯拉
5
磁场中的导体受力 有电流直导线在磁场中变形 载流子电荷q，速度v，载流子密度n
导线截面积A，长度L
F qv B nAL IL B
I nAqv
交流电场加速带电粒子
18
霍尔效应 垂直导体电流加磁场
运动电荷受洛伦兹力发生 偏转并在导体侧面堆积
堆积电荷产生电势差
V Ed
qE qvd B
I E V vd nqA B Bd IBd n VqA
19
载流子特性测量 带负电载流子电势差上负下正
IBd n VqA
带正电ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ流子电势差上正下负