磁感应强度的几种定义
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物理学概念知识:磁感应强度和电磁阻抗磁感应强度和电磁阻抗是物理学中常见的两个概念。
它们分别描述了磁场和电场的性质,是了解电磁理论的基础。
一、磁感应强度磁感应强度是描述磁场强度的物理量,通常用符号B表示。
磁感应强度的单位是特斯拉(T),1T等于1N/A·m,其中N代表牛顿,A代表安培,m代表米。
磁感应强度的定义是:在磁场中,单位长度内的力对电流的比率。
这个定义可以表示为B=F/Il,其中F是力,I是电流,l是长度。
这个定义表明了磁场的本质是对电流的作用力。
当电流通过一个导线时,它将会在导线周围产生一个磁场,这个磁场的强度就由磁感应强度来描述。
磁感应强度的大小取决于电流的大小和导线的形状。
通常来说,电流越大,磁场就越强。
同样的,导线越长,磁场也会越弱。
此外,磁感应强度的方向垂直于电流方向和磁场方向所构成的平面。
可以通过安培环法则来确定磁场的方向。
二、电磁阻抗电磁阻抗是描述电流与电压之间关系的物理量,通常用符号Z表示。
电磁阻抗的单位是欧姆(Ω),1Ω等于1V/A,其中V代表伏特,A代表安培。
电磁阻抗是通过对电路中电流和电压的关系进行分析而定义的。
当通过一个电路时,电流和电压之间的关系通常可以用欧姆定律表示:U=IR,其中U是电压,I是电流,R是电阻。
但在实际应用中,电路中的元件可能是电感或电容等非纯电阻元件,这时候欧姆定律就不再适用了。
此时,就需要引入电磁阻抗来描述电流与电压之间的关系。
电磁阻抗的大小取决于电路中的元件的参数,比如电感的大小和电容的大小等。
电磁阻抗的大小影响了电路中电流和电压之间的相位关系。
在电路中,电流和电压可以有不同的相位角度,电磁阻抗可以通过相位差来描述电路中电流和电压之间的关系。
电磁阻抗也可以用来描述电路中的功率传递效率。
磁感应强度和电磁阻抗是电磁理论中的两个基本概念。
它们分别描述了磁场和电场的性质,是了解电磁学的基础。
在实际应用中,我们需要了解磁感应强度和电磁阻抗的性质,才能更好地设计和优化电路,实现更高效的能量传输。
磁场中的磁感应强度与磁力磁场是物理学中一个重要的概念,它存在于我们周围的世界中,并对许多物理现象产生影响。
其中,磁感应强度和磁力是磁场的重要性质,它们之间存在着密切的关系。
本文将探讨磁感应强度与磁力之间的关系,并分析其在实际应用中的意义。
一、磁感应强度磁感应强度是描述磁场强弱的物理量,通常用符号B表示。
磁感应强度的单位是特斯拉(T),1特斯拉等于1牛/安培·米。
磁感应强度的定义为,在某一点的磁场中,单位面积上垂直于磁场方向的力的大小,即B = F / (I * l),其中F表示力的大小,I表示电流的大小,l表示电流元素的长度。
二、磁力磁力是磁场作用于磁物体或电流所产生的力,通常用符号F表示。
磁力的大小与物体所受的力、物体在磁场中的速度以及磁场的强度有关。
根据洛伦兹力的表达式,可以得出磁力的计算公式:F = q * v * B * sinθ,其中q表示电荷量,v表示物体的速度,B表示磁感应强度,θ表示磁场方向与速度方向之间的夹角。
三、磁感应强度与磁力的关系根据磁力的计算公式,可以看出磁力的大小与磁感应强度成正比。
当磁感应强度增大时,所受的磁力也变大;反之,当磁感应强度减小时,所受的磁力也相应减小。
磁感应强度与磁力之间的关系可以用以下公式表示:F ∝ B。
四、磁感应强度与电流的关系根据磁感应强度的定义式B = F / (I * l),可以得出磁感应强度与电流的关系为B ∝ I。
即磁感应强度随电流的增大而增大,随电流的减小而减小。
这个关系可以通过安培定理来解释,安培定理表明在电流元素周围产生的磁场强度与电流成正比。
五、实际应用磁感应强度与磁力之间的关系在实际应用中有着广泛的应用。
例如,在电磁铁中,当通入电流时,产生的磁场会使铁芯上的铁磁物质磁化,形成一个强磁场。
在这种情况下,铁芯所受的磁力将会很大。
又如在电动机、发电机等磁场设备中,通过控制电流的大小以及磁场的强度,可以实现对转动部件施加的磁力的控制。
磁感应强度的概念_磁感应强度的磁感线_磁感应强度公式磁感应强度的概念磁感应强度(magnetic flux density),描述磁场强弱和方向的物理量,是矢量,常用符号B表示,国际通用单位为特斯拉(符号为T)。
磁感应强度也被称为磁通量密度或磁通密度。
在物理学中磁场的强弱使用磁感应强度来表示,磁感应强度越大表示磁感应越强;磁感应强度越小,表示磁感应越弱。
磁感应强度的定义公式磁感应强度公式B=F/(IL)磁感应强度是由什么决定的?磁感应强度的大小并不是由F、I、L来决定的,而是由磁极产生体本身的属性。
如果是一块磁铁,那么B的大小之和这块磁铁的大小和磁性强弱有关。
如果是电磁铁,那么B与I、匝数及有无铁芯有关。
物理网很多文章都建议同学们采用类比的方法来理解各个物理量。
我们用电阻R来做个对比。
R的计算公式是R=U/I;可一个导体的电阻R大小并不是由U或者I 来决定的。
而是由其导体自身属性决定的,包括电阻率、长度、横截面积。
同样,磁感应强度B也不是由F、I、L来决定的,而是由磁极产生体本身的属性。
如果同学们有时间,可以把静电场中电容的两个公式来对比着复习、巩固下。
B为矢量,方向与磁场方向相同,并不是在该处电流的受力方向,运算时遵循矢量运算法则(左手定则)。
描述磁感应强度的磁感线在磁场中画一些曲线,用(虚线或实线表示)使曲线上任何一点的切线方向都跟这一点的磁场方向相同(且磁感线互不交叉),这些曲线叫磁感线。
磁感线是闭合曲线。
规定小磁针的北极所指的方向为磁感线的方向。
磁铁周围的磁感线都是从N极出来进入S极,在磁体内部磁感线从S 极到N极。
磁感线都有哪些性质呢?⒈磁感线是徦想的,用来对磁场进行直观描述的曲线,它并不是客观存在的。
⒉磁感线是闭合曲线;磁铁的磁感线,外部从N指向S,内部从S指向N;⒊磁感线的疏密表示磁感应强度的强弱,磁感线上某点的切线方向表示该点的磁场方向。
⒋任何两条磁感线都不会相交,也不能相切。
磁感线(不是磁场线)的性质最好与电场线的性质对比来记忆。
磁场 磁感应强度【知识要点】 1. 磁场(1)定义:运动电荷周围存有的一种特殊物质;它是磁体、运动电荷间相互作用的媒介。
(2)基本性质:对放入其中的磁极、运动电荷可能有力的作用。
2.磁现象的电本质:安培假说揭示了磁铁磁场和电流的磁场在本质上都是电荷的运动引起的;物体是否对外表现出磁性取决于分子电流的有序或无序。
3.磁性材料分类:4.磁感应强度:(1)定义:在匀强磁场中垂直于磁场方向的通电导线,受到的磁场的作用力F 与电流I 和导线长度L的乘积IL 的比值。
即ILF B =(2)方向:小磁针北极在该处受磁场力的方向。
5.磁感线: ①人为性:磁感线是人为画出用来形象描述磁场强弱和方向分布的一些曲线;②强弱:磁感线越密,表示磁场越强;磁感线越希疏,表示磁场越弱; ③方向:磁感线上任意一点的切线方向和该点的磁场方向相同;④磁感线是闭合曲线(不存有磁单极子); ⑤磁感线在空间永不相交。
6.安培定则(右手螺旋定则):对直导线,四指指磁感线方向;对环行电流,大拇指指中心轴线上的磁感线方向;对长直螺线管大拇指指螺线管内部的磁感线方向。
7.磁通量:(1)定义:穿过某一面积的磁感线的条数,若S 表示垂直于B 方向上的投影面积,则 Φ=BS ;单位:韦伯(Wb )(2)磁通密度:穿过垂直于磁场方向单位面积的磁通量 ,即SB Φ=(3)合磁通:当有方向相反的磁场通过同一平面时,Φ合=Φ大—Φ小 7.关于空间某点磁场方向的几种不同表达: ⑴空间该点的磁场方向;⑵空间该点的磁感应强度方向; ⑶小磁针在该点的受力方向;⑷可自由转动的小磁针在该点静止时N 极的指向;⑸磁感线在该点的切线方向。
【典型例题】[例1]下列说法准确的是 ( )A .电荷在某处不受电场力作用,则该处电场强度为零B .一小段通电导线在某处不受磁场力作用,则该处磁感应强度一定为零C .表征电场中某点电场的强弱,是把一个试探电荷放到该点时受到的电场力与试探电荷本身电量的比值D .表征磁场中某点磁场的强弱,是把一小段通电导线放到该点时受到的磁场力与该小段导体长度和电流乘积的比值 [例2]一束带电粒子沿着水平方向,平行地飞过磁针上方,如图所示,当带电粒子飞过磁针上方的瞬间,磁针的S 极向纸里转,这带电粒子可能是①向右飞行的正电荷束 ②向左飞行的正电荷束③向右飞行的负电荷束 ④向左飞行的负电荷束A.只有①②准确B.只有③④准确C.只有②③准确D.只有②④准确 [例3]如图所示,a 、b 、c 三枚小磁针分别放在通电螺线管的正上方、右侧和管内,当这些小磁针静止时,小磁针N 极的指向是 A.a 、b 、c 均向左B.a、b、c 均向右C.a向左,b向右,c 向右D.a向右,b向左,c 向右[例4]某地地磁场磁感应强度大小为B=1.6×10-4特,与水平方向夹角53°,其在水平面内S=1.5米2的面积内地磁场的磁通量为( )A.1.44×10-4韦伯B.1.92×10-4韦伯C.1.92×10-5韦伯D.1.44×10-5韦伯[例5]如图所示,三根长直导线垂直于纸面放置通以大小相同,方向如图的电流,ac⊥bd,且ad=ad=ac,则a点处B的方向为A.垂直于纸面向外B.垂直于纸面向里C.沿纸面由a向dD.沿纸面由a向c【当堂反馈】1.磁感应强度的单位是特,1 T相当于A.1 kg/A·s2B.1 kg·m/A·s 2C.1 kg·m2/s2D.1 kg /C·s2.如图所示,两个同心放置的共面金属圆环a和b,一条形磁铁穿过圆心且与环面垂直,则穿过两环的磁通量φa和φb大小关系为( )A. φa>φbB. φa<φbC. φa=φbD.无法比较3.下列说法准确的是( )A.除永久磁铁以外,一切磁场都是由运动电荷产生的;B.一切磁现象都起源于运动电荷;C.一切磁作用都是运动电荷通过磁场发生的;D.有磁必有电,有电必有磁。
1 磁感应强度 (flux density):表示磁场内某点的磁场强弱和方向的物理量,单位是特斯拉(T),用符号B表示。
其大小可用通电导体在磁场中受力的大小来衡量,即(该导体与磁场方向垂直),其方向与产生磁场的电流的方向遵循右螺旋关系。
磁感应强度也叫磁通密度。
2 磁场强度 (magnetizing force):磁场强度H与磁感应强度B的关系是(µ为磁导率),是一种引用的物理量,用来表示磁场与电流之间的关系。
3 磁通 (flux):磁感应强度与垂直于磁场方向的面积的乘积叫做磁通,单位是韦伯(Wb)。
4 磁导率 (permeability):又称导磁系数,是衡量物质的导磁性能的一个物理量,可通过测取同一点的B、H值确定。
物质按导磁性能的不同分为磁性物质(或称铁磁物质,如铁、钴、镍及其合金)和非磁性物质(如铜、铝、橡胶等绝缘材料及空气)。
非磁性物质的磁导率近似等于真空的磁导率,而铁磁性物质的磁导率远大于真空的磁导率,即>>。
5 磁滞 (hysteresis):铁磁体在反复磁化的过程中,其磁感应强度的变化总是滞后于它的磁场强度,这种现象叫磁滞。
6 磁滞回线 (hysteresis loop):在磁场中,铁磁体的磁感应强度与磁场强度的关系可用曲线来表示,当磁化磁场作周期性变化时,铁磁体中的磁感应强度与磁场强度的关系是一条闭合线,这条闭合线叫做磁滞回线。
7 基本磁化曲线 (fundamental magnetization curve):铁磁体磁滞回线的形状与磁感应强度(或磁场强度)的最大值有关,在绘制磁滞回线时,如果对磁感应强度(或磁场强度)最大值取不同的数值,就得到一系列的磁滞回线,连接这些回线顶点的曲线叫基本磁化曲线。
8 磁饱和(magnetic saturation):在磁化曲线中,当磁场强度增加到一定值以后,磁场强度继续增加,而磁感应强度却增加得很少的现象。
9 磁滞损耗 (hysteresis loss):放在交变磁场中的铁磁体,因磁滞现象而产生一些能量损耗,从而使铁磁体发热,这种损耗叫磁滞损耗。
1 磁感应强度 (flux density ):表示磁场内某点的磁场强弱和方向的物理量,单位是特斯拉(T ),用符号B 表示。
其大小可用通电导体在磁场中受力的大小来衡量,即lIF B =(该导体与磁场方向垂直),其方向与产生磁场的电流的方向遵循右螺旋关系。
磁感应强度也叫磁通密度。
2 磁场强度 (magnetizing force ):磁场强度H 与磁感应强度B 的关系是μ=B H (µ为磁导率),是一种引用的物理量,用来表示磁场与电流之间的关系。
3 磁通 (flux ):磁感应强度与垂直于磁场方向的面积的乘积叫做磁通,单位是韦伯(Wb )。
4 磁导率 (permeability ):又称导磁系数,是衡量物质的导磁性能的一个物理量,可通过测取同一点的B 、H 值确定。
物质按导磁性能的不同分为磁性物质(或称铁磁物质,如铁、钴、镍及其合金)和非磁性物质(如铜、铝、橡胶等绝缘材料及空气)。
非磁性物质的磁导率近似等于真空的磁导率0μ,而铁磁性物质的磁导率μ远大于真空的磁导率,即μ>>0μ。
5 磁滞 (hysteresis ):铁磁体在反复磁化的过程中,其磁感应强度的变化总是滞后于它的磁场强度,这种现象叫磁滞。
6 磁滞回线 (hysteresis loop ):在磁场中,铁磁体的磁感应强度与磁场强度的关系可用曲线来表示,当磁化磁场作周期性变化时,铁磁体中的磁感应强度与磁场强度的关系是一条闭合线,这条闭合线叫做磁滞回线。
7 基本磁化曲线 (fundamental magnetization curve ):铁磁体磁滞回线的形状与磁感应强度(或磁场强度)的最大值有关,在绘制磁滞回线时,如果对磁感应强度(或磁场强度)最大值取不同的数值,就得到一系列的磁滞回线,连接这些回线顶点的曲线叫基本磁化曲线。
8 磁饱和(magnetic saturation ):在磁化曲线中,当磁场强度增加到一定值以后,磁场强度继续增加,而磁感应强度却增加得很少的现象。
磁感应强度的几种定义
磁感应强度是描述磁场的基本物理量,已知一个磁场的磁感应强度的分布,就可以确定运动电荷、电流在磁场中受到的作用力。
磁感应强度B 是和静电场的电场强度E 相对应的物理量。
静电场对静止电荷有作用力,静电场可以用检验电荷在电场中各点受到的力来研究,电场强度E 定义为E =q
F 。
研究磁场也要引进一个检测的物体,由于磁场对运动电荷、电流有作用力,对通电线圈有力矩的作用,所以可以采用这三种物体作为检测磁场的物体,采用不同的检测物体,也就相应地给出了磁感应强度B 的不同定义。
下面介绍常见的磁感应强度的三种定义方法。
(1)用一段通电直导线受到的磁场力来定义
通电直导线在磁场中受到力的作用,这种力叫做安培力。
实验表明,如果直导线的长度为L ,电流为I ,垂直放在匀强磁场中,作用在导线上的安培力大小为F =ILB 。
由此可以定义磁感应强度B :IL
F B =。
这种定义方法是用一小段通电导线作为检测物体,安培力能够演示,形象直观,便于学生接受。
中学教材多采用这种定义方法,但是这种方法确定的是一小段通电导线所在范围内磁感应强度B 的平均值,只有对匀强磁场,给出的才是各点的B ;对于非匀强磁场,不能给出各点的B ,因此,对学生建立磁感应强度的概念有不利之处。
(2)用通电矩形线圈受到的力矩来定义
面积为S 的小矩形线圈,通以电流I ,当线圈平面跟磁场平行时,线圈所受磁场力的力矩为M =BIS ,由此可给出B 的定义:
IS
M B = 由于线圈等效于一个小磁针,线圈在磁场中受到的作用力相当于小磁针受到的作用力。
所以用线圈作为检测物体来研究磁场,与历史上对磁场的认识过程比较一致,某些普通物理教材中有采用这种定义方法的,但是由于线圈总有一定的大小,所确定的也是线圈范围内的磁感应强度B 的平均值,不能严格地确定磁场中各个点的B 。
(3)用运动电荷受到的磁场力来定义
实验表明,运动电荷在磁场中要受到力的作用,这个力叫做洛伦兹力。
运动电荷在磁场中某点所受磁场力的大小跟电荷量q 、运动速度υ以及该点的磁感应强度B 有关系,还跟运动方向与磁场方向间的夹角有关系,当电荷运动的方向垂直于磁场时所受的磁场力最大,且F 洛=q υB ,由此可给出磁感应强度B 的定义:
qv F B 洛
电磁学是研究电磁场与电荷间相互作用及运动规律的,电磁场对电荷有作用力,通过电场对电荷的作用力引入了电场强度E ,所以通过磁场对运动电荷的作用力来引入磁感应强度B 是合适的。
从理论上讲,这种定义B 的方法也比较本质、严谨,所以许多教材中采用这种定义方法,但这种定义方法比较抽象,要求学习者有较高的抽象思维能力和推理能力。
选自人民教育出版社高中物理选修3-1《教师教学用书》。