5.1-磁場(chǎng)與磁場(chǎng)強(qiáng)度

5.1磁場(chǎng)與磁場(chǎng)強(qiáng)度一、磁體及其性質(zhì)

某些物體能夠吸引鐵、鎳、鈷等物質(zhì)的性質(zhì)稱為磁性。具有磁性的物體稱為磁體。磁體分天然磁體和人造磁體兩大類。

磁體兩端磁性最強(qiáng)的部分稱磁極?？梢栽谒矫鎯?nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)的磁針，靜止后總是一個(gè)磁極指南，另一個(gè)指北。指北的磁極稱北極（N）；指南的磁極稱南極（S）。

任何磁體都具有兩個(gè)磁極，而且無(wú)論把磁體怎樣分割總保持有兩個(gè)異性磁極。

與電荷間的相互作用力相似，當(dāng)兩個(gè)磁極靠近時(shí)，它們之間也會(huì)產(chǎn)生相互作用的力：同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引。二、磁場(chǎng)與磁感線1．磁場(chǎng) 在磁體周圍的空間中存在著一種特殊的物質(zhì)——磁場(chǎng)。磁極之間的作用力通過(guò)磁場(chǎng)進(jìn)行傳遞。動(dòng)畫2．磁感線 磁場(chǎng)的分布常用磁感線來(lái)描述。視頻在磁場(chǎng)中畫出一系列曲線，曲線上任意一點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。磁感線的特點(diǎn)：1。磁場(chǎng)的強(qiáng)弱可用磁感線的疏密表示，磁感線密的地方磁場(chǎng)強(qiáng)；疏的地方磁場(chǎng)若。2.在磁鐵外部，磁感線從N極到S極；在磁鐵內(nèi)部，磁感線從S極到N極。磁感線是閉合曲線。3.磁感線不相交。三、電流的磁場(chǎng)

不僅磁鐵能產(chǎn)生磁場(chǎng)，電流也能產(chǎn)生磁場(chǎng)，這種現(xiàn)象稱為電流的磁效應(yīng)。動(dòng)畫磁場(chǎng)的應(yīng)用：磁懸浮列車

導(dǎo)線方向與磁場(chǎng)方向保持垂直，經(jīng)導(dǎo)線通電，可以看到導(dǎo)線因受力而發(fā)生運(yùn)動(dòng)。四、磁感應(yīng)強(qiáng)度

先保持導(dǎo)線通電部分的長(zhǎng)度不變，改變電流的大小，然后保持電流不變，改變導(dǎo)線通電部分的長(zhǎng)度。

比較兩次實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通電導(dǎo)線長(zhǎng)度一定時(shí)，電流越大，導(dǎo)線所受電磁力越大；電流一定時(shí)，通電導(dǎo)線越長(zhǎng)，電磁力也越大。

在磁場(chǎng)中，垂直于磁場(chǎng)方向的通電導(dǎo)線，所受電磁力F與電流I和導(dǎo)線長(zhǎng)度l的乘積IL的比值稱為該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度，用B表示，即

磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位是特斯拉，簡(jiǎn)稱特，用符號(hào)T表示。

磁感應(yīng)強(qiáng)度是個(gè)矢量，它的方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)的方向。 磁感線的疏密程度可以大致反映磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。在同一個(gè)磁場(chǎng)的磁感線分布圖上，磁感線越密的地方，磁感應(yīng)強(qiáng)度越大，磁場(chǎng)越強(qiáng)。五、磁通

設(shè)在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的均勻磁場(chǎng)中，有一個(gè)與磁場(chǎng)方向垂直的平面，面積為S，我們把B與S的乘積，定義為穿過(guò)這個(gè)面積的磁通量，簡(jiǎn)稱磁通。用φ表示磁通，則有

φ=BS

磁通的單位是韋伯，簡(jiǎn)稱韋，用Wb表示。

如果磁場(chǎng)不與所討論的平面垂直，則應(yīng)以這個(gè)平面在垂直于磁場(chǎng)B的方向的投影面積S’與B的乘積來(lái)表示磁通。

當(dāng)面積一定時(shí)，如果通過(guò)該面積的磁感線越多，則磁通越大，磁感越強(qiáng)。 從φ=BS，可得這表示磁感應(yīng)強(qiáng)度等于穿過(guò)單位面積的磁通，所以磁感應(yīng)強(qiáng)度又稱磁通密度，并且用Wb/m2作單位。六、磁導(dǎo)率

不同的媒介質(zhì)對(duì)磁場(chǎng)的影響不同，影響的程度與媒介質(zhì)的導(dǎo)磁性能有關(guān)。

磁導(dǎo)率是一個(gè)用來(lái)表示媒介質(zhì)導(dǎo)磁性能的物理量，用μ表示，其單位為H/m。由實(shí)驗(yàn)測(cè)得真空中的磁導(dǎo)率μ

0=4π×10-7H/m，為一常數(shù)。

自然界大多數(shù)物質(zhì)對(duì)磁場(chǎng)的影響甚微，只有少數(shù)物質(zhì)對(duì)磁場(chǎng)有明顯的影響。任一物質(zhì)的磁導(dǎo)率與真空的磁導(dǎo)率的比值稱作相對(duì)磁導(dǎo)率，用μr表示，即：

相對(duì)磁導(dǎo)率只是一個(gè)比值。它表明在其他條件相同的情況下，媒介質(zhì)中的磁感應(yīng)強(qiáng)度是真空中磁感應(yīng)強(qiáng)度的多少倍。

根據(jù)相對(duì)磁導(dǎo)率的大小，可把物質(zhì)分為三類：

順磁物質(zhì)

相對(duì)磁導(dǎo)率稍大于1。如空氣、鋁、鉻、鉑等。

反磁物質(zhì)

相對(duì)磁導(dǎo)率稍小于1。如氫、銅等。

鐵磁物質(zhì)

相對(duì)磁導(dǎo)率遠(yuǎn)大于1，其可達(dá)幾百甚至數(shù)萬(wàn)以上，且不是一個(gè)常數(shù)。如鐵、鈷、鎳、硅鋼、坡莫合金、鐵氧體等。七、磁場(chǎng)強(qiáng)度

在真空中，通電線圈磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與線圈的匝數(shù)、線圈長(zhǎng)度及電流強(qiáng)度有關(guān)式中B0——通電線圈的磁感應(yīng)強(qiáng)度，T；

μ0——真空的磁導(dǎo)率，H/m；

N——線圈的匝數(shù)；

L——線圈的長(zhǎng)度，m；

I——線圈中的電流，A。

當(dāng)把圓環(huán)線圈從真空中取出，并在其中放入相對(duì)磁導(dǎo)率為μr的媒介質(zhì)，則磁感應(yīng)強(qiáng)度將是真空中的μr倍，即：磁感應(yīng)強(qiáng)度與媒介質(zhì)的磁導(dǎo)率有關(guān)。

該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B與媒介質(zhì)磁導(dǎo)率μ的比值即為磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度，用H表示，即：

磁場(chǎng)強(qiáng)度的單位為A/m。 將帶入可得

上式表明，在一定電流值下，同一點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度不因磁場(chǎng)媒介質(zhì)的不同而改變。

磁場(chǎng)強(qiáng)度也是一個(gè)矢量，在均勻媒介質(zhì)中，它的方向和磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向一致。八、練習(xí)1、舉幾個(gè)磁場(chǎng)的例子。2