恒定磁场特点

三、恒定磁场电流或运动电荷在空间产生磁场。

不随时间变化的磁场称恒定磁场。

它是恒定电流周围空间中存在的一种特殊形态的物质。

磁场的基本特征是对置于其中的电流有力的作用。

永久磁铁的磁场也是恒定磁场。

1、磁通密度与毕奥－萨伐尔定律磁通密度是表示磁场的基本物理量之一，又称磁感应强度，符号为B。

电流元受到的安培力 B l d I f d⨯''=毕奥——萨伐尔定律 ⎰⨯=l r r l Id B 2004 πμ对于粗导线，可将导线划分为许多体积元dV 。

⎰⎰⎰⨯=Vrr dV J B 24 πμ 2、磁通连续性定理磁场可以用磁力线描述。

若认为磁场是由电流产生的，按照毕奥－萨伐尔定律，磁力线都是闭合曲线。

磁场中的高斯定理 0d =⋅⎰⎰SS B式中，S 为任一闭合面，即穿出任一闭合面的磁通代数和为零。

应用高斯散度定理⎰⎰⎰⎰⎰⋅∇=⋅VSdV B S B d0＝⎰⎰⎰⋅∇VdV B由于V 是任意的，故 0＝B⋅∇式中⋅∇为散度算符。

这是磁场的基本性质之一，称为无散性。

磁场是无源场。

3、磁场中的媒质磁场对其中的磁媒质产生磁化作用，即在磁场的作用下磁媒质中出现分子电流。

总的磁场由自由电流与分子电流共同产生。

永磁铁本身有自发的磁化，因而不需要外界自由电流也能产生磁场。

磁媒质的磁化程度用磁化强度M来表征，它是单位体积内的磁偶极矩。

磁偶极矩：环形电流所围面积与该电流的乘机为磁偶极矩，其方向与电流环绕方向符合右螺旋关系。

n IS P m =磁场强度 M B H-=0μ 或 )(0M H B +=μ本构方程 由m H M χ=可得 H B μ＝，该式称为磁媒质的成分方程或本构方程。

磁媒质的分类：r m μμχμμ00)1(=+=，顺磁质 1>r μ，抗磁质 1<r μ，铁磁质1>>r μ。

4、安培环路定律磁场强度H沿闭合回路的积分，等于穿过该回路所限定的面上的自由电流。

回路的方向与电流的正向按右螺旋规则选定。

恒定磁场特点磁场可以被定义为将实体影响电磁波的电磁力学场。

与电场不同，磁场不依赖于电荷的存在，而是由磁密度（也称为磁通量）和真空介电常数（真空介电率）所决定。

它是一种自由空间中常在其周围流动的力，它由向量磁场强度和磁感应磁场强度构成，并可以由磁矩来描述。

恒定磁场，即静止磁场，是一种在空间中已经产生的磁场，它的磁场总是一个固定的数值，即并不会改变，而且不与位置有关，具有稳定性。

静止磁场有发电机绕组，磁体衍射，椭圆变压器，永磁马达，磁性剂，磁粉，磁性结构，软磁材料等磁性材料所产生的，即能够有效产生一个恒定的磁场。

首先，恒定磁场可以有效地产生较大的强度。

发电机绕组内的恒定磁场可以在短时间内产生出很大的磁感应强度、磁矩，而磁体衍射时产生的恒定磁场可以在室温下持续存在，磁场强度可以达到1亿亨/米以上。

其次，恒定磁场具有介质不可破坏性。

磁场不受新鲜度以及稳定性的影响，恒定磁场与介质是独立的，即磁场不受介质影响，而不会被介质的变化而受到影响，而且这种磁场可以随着时间的推移而不会发生变化。

再次，恒定磁场具有空间不变性。

由于恒定磁场的大小与位置无关，因此它在空间上的变化是有限的，所以它的空间不变性比较强，它可以在广泛的空间范围内保持其固定的磁场大小。

此外，恒定磁场具有可控性。

恒定磁场可以通过改变不同磁性材料的大小或位置来改变它的强度，也可以通过交流电路中的变压器、调节器、电机等来调节它的大小。

最后，恒定磁场具有安全可靠性。

由于恒定磁场的大小是固定的，且不会受到任何外界因素的影响，因此它可以很好地保证安全，尤其是在高强度静止磁场应用中，可以保证安全可靠性。

总而言之，恒定磁场具有很多优点，它可以有效地产生较大的强度，具有介质不可破坏性以及空间不变性，几乎可以无限接近，而且可以控制恒定磁场的强度，并具有可靠的安全性。

因此，恒定磁场在电子行业、航空航天领域、医疗检测领域等诸多领域都得到了广泛的应用，发挥了重要的作用。

恒定磁场的特点
恒定磁场是一种均匀的磁场，它通常由静止的恒定电流产生，并具有自身的强度和方向，它的作用可以跨越距离和时间。

恒定磁场在科学研究和工业应用中具有极其重要的作用，它们被广泛应用在电磁线圈、磁悬浮列车、磁保护器等领域。

首先，恒定磁场的作用机理：它可以有效地通过磁力线把被影响物体吸引到磁源和磁场中，一定的强度磁场可以产生神奇的影响，被吸引物体会飘起，研究静磁力学的科学家也发明了相应的装置来进行研究。

此外，恒定磁场在电子行业有广泛应用，恒定磁场可以把物体悬浮起来，改变物体的方向，而且可以把物体拖动在相应的方向上，并可以保持物体的悬浮力，比如电磁线圈，也靠恒定磁场来进行控制。

另外，恒定磁场也被用于高校和高等教育中，比如磁振分析，它可以用来测量物体的磁活动，以及把物体改变的方向，比如说研究超导体的特性；还可以用于磁共振成像，它可以显示内部和外部的活动状态，比如检查脑部疾病的进行检查。

总的来说，恒定磁场在科学研究和工业应用中都有着重要的作用，同时也在高等教育中受到广泛应用。

运用恒定磁场，我们可以更好地改变物体的方向，测量各种磁性质、研究不同物质的结构，以及检查和治疗人体内部的健康状态，这些应用使用恒定磁场都得到了很好的发展。

11-1 恒定电流电流密度磁现象：我国是世界上最早发现和应用磁现象的国家之一，早在公元前300年久发现了磁铁矿石吸引铁的现象。

在11世纪，我国已制造出航海用的指南。

在1820年之前，人们对磁现象的研究仅局限于铁磁极间的相吸和排斥，而对磁与电两种现象的研究彼此独立，毫无关联。

1820年7月丹麦物理学家奥斯特发表了《电流对磁针作用的实验》，公布了他观察到的电流对磁针的作用，从此开创了磁电统一的新时代。

奥斯特的发现立即引起了法国数学家和物理学家安培的注意，他在短短的几个星期内对电流的磁效应作出了系列研究，发现不仅电流对磁针有作用，而且两个电流之间彼此也有作用，如图所示；位于磁铁附近的载流线圈也会受到力或力矩的作用而运动。

此外，他还发现若用铜线制成一个线圈，通电时其行为类似于一块磁铁。

这使他得出这样一个结论：天然磁性的产生也是由于磁体内部有电流流动。

每个磁性物质分子内部，都自然地包含一环形电流，称为分子电流，每个分子电流相当于一个极小的磁体，称为分子磁矩。

一般物体未被磁化时，单个分子磁矩取向杂乱无章，因而对外不显磁性；而在磁性物体内部，分子磁矩的取向至少未被完全抵消，因而导致磁铁之间有“磁力”相互作用。

1820年是人们对电磁现象的研究取得重大成果的一年。

人们发现，电荷的运动是一切磁现象的根源。

一方面，运动电荷在其周围空间激发磁场；另一方面，运动电荷在空间除受电场力作用之外，还受磁场力作用。

电磁现象是一个统一的整体，电学和磁学不再是两个分立的学科。

11-1 恒定电流电流密度如前所述，电荷的运动是一切磁现象的根源。

电荷的定向运动形成电流，称为传导电流；若电荷或宏观带电物体在空间作机械运动，形成的电流称为运流电流。

常见的电流是沿着一根导线流动的电流，其强弱用电流强度来描述，它等于单位时间通过某一截面的电量，方向与正电荷流动的方向相同，其数学表达式为dtdq I ，虽然我们规定了电流强度的方向，但电流强度I 是标量而不是矢量，因为电流的叠加服从代数加减法则，而不服从矢量叠加的平行四边形法则。