大学物理 第十五讲 电流 磁感应强度
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磁感应强度与电流的关系研究在物理学的广阔领域中,磁感应强度与电流的关系是一个至关重要的研究课题。
它不仅在理论上有着深刻的意义,还在实际应用中发挥着巨大的作用,从日常生活中的电器设备到高科技领域的磁共振成像(MRI)技术,都离不开对这一关系的理解和运用。
要深入探讨磁感应强度与电流的关系,首先得明确什么是磁感应强度和电流。
电流,简单来说,就是电荷的定向移动。
当大量电荷沿着特定的方向流动时,就形成了电流。
而磁感应强度,则是描述磁场强弱和方向的物理量。
那么,磁感应强度与电流之间到底存在着怎样的关系呢?这得从安培定律说起。
安培定律指出,在真空中,两根平行、长直、载流导线之间的相互作用力与它们的电流强度成正比,与它们之间的距离成反比。
这个定律从一个侧面反映了电流能够产生磁场,并且磁场的强度(即磁感应强度)与电流的大小有着密切的联系。
通过一系列的实验和理论研究,我们发现,当电流通过一根直导线时,在导线周围会产生环形的磁场。
离导线越近,磁感应强度越大;离导线越远,磁感应强度越小。
而且,磁感应强度的大小与电流的大小成正比。
也就是说,电流越大,产生的磁场越强,磁感应强度也就越大。
为了更精确地描述磁感应强度与电流的关系,我们引入了一个物理量——磁导率。
磁导率是用来衡量物质导磁能力的一个系数。
在真空中,磁导率是一个常数。
但在不同的介质中,磁导率会有所不同。
在考虑了磁导率之后,磁感应强度与电流的关系可以用公式 B =μI /(2πr) 来表示。
其中,B 表示磁感应强度,μ 是磁导率,I 是电流,r 是离导线的距离。
我们不妨通过一个具体的例子来感受一下。
假设我们有一根通有 10 安培电流的直导线,在距离导线 1 厘米的地方测量磁感应强度。
已知真空磁导率约为4π×10⁻⁷亨利/米。
将这些数值代入上述公式,就可以计算出该点的磁感应强度。
不仅是直导线,对于环形电流和螺线管等常见的电流分布形式,磁感应强度与电流的关系也有着各自的特点和规律。
电流和磁感应强度的关系公式
1、电流和磁感应强度的关系公式:磁场强度= 励磁线圈的匝数×励磁电流/ 有效磁路长度。
2、磁通就是由电流产生的,也只能由电流产生,包括永久磁铁都是由分子电流产生的。
与电压的大小无关。
导线中流过电流在导线周围就会有磁场。
磁场的强度与导线中的电流强度成正比。
因此电流越大磁感应强度就越大。
3、电流(运动电荷)的周围存在磁场,他对外的重要表现是:对引入场中的运动试探电荷、载流导体或永久磁铁有磁场力的作用,因此可用磁场对运动试探电荷的作用来描述磁场,并由此引入磁感应强度B作为定量描述磁场中各点特性的基本物理量,其地位与电场中的电场强度E相当。