一、 电流的磁场
实验表明,在载流导体或永久磁铁的周围存在磁场。
产生磁场的根本原因是电流。永久磁体的磁场是由分子电流所产生的,而电机、变压器的磁场由励磁电流产生。
二、 磁场的物理量
1. 磁感应强度B
① 概念:磁感应强度是表示磁场中某一点磁场强弱及方向的物理量,它是一个矢量。
② 方向:磁场中某一点磁感应强度的方向它规定为放在该点小磁针静止时N极指向。
③ 大小:
磁场中各点磁感应强度B 的大小,可以用直导体在该点受到的磁场力大小来衡量。如果在某点放置一小段长度为△、电流为I、并且与磁场方向垂直的载流导体,它所受的力为△F时,该点的磁感应强度的大小为
B = (1)
磁感应强度的SI主单位是特(T)。
④ 磁力线:
a. 概念:为了形象地图示磁场而人为作出假象空间曲线叫做磁感应线(又称磁力线)。
b. 方向:线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向。
c. 大小:线的疏密可以反映磁场的强弱(大小)。
d. 常见磁场示意图。
条形磁铁的磁场
通电导线的磁场 通电线圈产生的磁场
磁通φ
① 概念:反映了磁场中某个曲面上的磁场分布情况,用磁通φ表示。
② 大小:
a. 一般情况:
如图1所示,曲面S上某面积元ds处磁感应强度大小为B,方向与dS法线夹角为θ,则此面积的磁通
(2)
b.特殊情况:均匀磁场中
在磁感应强度大小为B的均匀磁场中,面积为S,与磁场方向垂直的平面的磁通:
(3)
磁感应强度又称为磁通密度。
③ 单位:磁通的SI主单位为韦(Wb)。
2. 磁导率μ
① 概念:反映媒质对导磁性能的物理量,μ只取决于物质本身。
② 单位:磁导率的SI 主单位为亨/米(H/m)。
③ 分类:
自然界的物质按磁导率不同可分为两大类:
a. 铁磁性物质:铁、钴、镍及其合金,其磁导率远大于真空的磁导率μo ;
b. 非铁磁性物质,非铁磁性物质的磁导率为常数,
在工程上都将非铁磁性物质的磁导率近似为真空的磁导率。
经过实验测定,真空磁导率
μo = 4π×10H/m
④ 相对磁导率:,把物质的磁导率与真空的磁导率的比值称为相对磁导率
μr = (5)
铁磁性物质的μr很大,如硅钢片μr = 6000~8000,而坡莫合金在弱磁场中μr可达1×10左右;非铁磁性物质的μr ≈ 1 、μ = μo 。
3. 磁场强度H
① 概念:为反映媒质的导磁性能,描述磁场强弱和方向而引入的一个辅助物理量称为磁场强
② H与B的关系:
a. 大小: H = (6)
b. 方向:H与B的方向一致
c. 单位: 安/米(A/m)。
三、磁场与电场密不可分
在我们用电的地方,几乎都用到了“磁”,如:
我们使用的交流电:周围空间弥漫着磁场;电机和变压器里面既有“电”又有“磁”;我们用到的电器设备,里面有电感、电机、变压器……