磁通量与磁通势(磁通与磁通密度)
贺俊杰/文
磁性材料科学是目前最热门的学科,不管在国外还是国内,是年轻人追逐的学科。
因为电子行业的发展,离不开磁性材料。从大到卫星到航天探测器、火箭、飞机、高铁、导弹军事领域,小到电脑、手机、医疗器戒等等,都要使用磁性材料。
本人从事这一行业的研究和生产工作二十多年,想把一些基本知识科普一下,供大家参考。
今天讲一下磁通与磁通密度。
一,什么是磁通?
1,磁通——磁感应强度与垂直于磁场方向的面积的乘积叫磁通,以字母 Φ 表示,单位为:麦克斯韦。
2,磁阻——与电阻的含义相仿,磁阻是表示磁路对磁通所起的阻碍作用,以符号 Rm 表示,单位为 1 / 享。
3,可以仿照电路来理解磁路,磁通相当于电流,磁感应强度相当于电流密度,关系是
Φ = Bs 。磁通由磁动势产生,由安培环路定律推导出磁路欧姆定律,既 IN =HL,IN就是磁动势,H是磁场强度,是计算磁路时引入的一个物理量。
还要一个重要的物理量既磁阻,相当于电阻。如果磁导率 μ 大,磁阻就小,关系是 B = μH 。总之在一个磁路中磁通都是一样大的,而磁感应强度和具体的磁路的截面积有关,磁动势大部分落在磁阻的分磁路中。
4,磁通是通过某一截面积的磁力线总数,用 Φ 表示。
单位:韦(伯) WB 。
二,磁通密度:
垂直穿过单位面积的磁力线叫做磁通量密度,简称磁通密度,它从数量上反映磁力线的疏密程度。
磁场强度通常用磁感应强度 “B” 来表示,哪里磁场越强,那里 B 的数值越大,磁力线就越密。
按照国际单位制,磁感应强度的单位是特斯拉,符号为 T : 1 T=10000 高斯
符号为 (Gs)
在处理与磁性有关的问题时,除了要用到磁感应强度外,常常还要讨论穿过一块面积的磁力线数目,称做 Φ 磁通,磁通量单位是韦伯 Wb
以前还有用麦克斯韦(Mx)表示的。
如果磁场中某处的磁感应强度为B,在该处有一块与磁通垂直的面,它的面积为S,则穿过它的磁通量就是 Φ = B s。
式中磁感应强度 B 的单位是高斯(Gs);面积 S 的单位是平方厘米;磁通量的单位是麦克斯韦(Mx)。
定义了 B 之后,运动电荷在磁场 B 中所受的力可表示为:
F = qvxB ,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 IdI 在磁场中所受安培力dF=ldlxB来定义B,或根据磁矩m在磁场中所受力矩M=mxB来定义B,三种定义方法雷同,完全等价。
B 在数值上等于垂直于磁场方向长1m,电流为1A的导线所受磁场力的大小,B=F/L
还有关于磁特性以及磁基本数值的换算等等。
不正确之处希望大家予以跟正,共同探讨。
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