磁感应强度B与磁场强度H的区别,联系与物理意义
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磁场与磁力磁场强度与磁力的关系磁场和磁力是物理学中两个重要的概念,它们之间存在着密切的关系。
磁场是由磁体所产生的一种特殊的空间作用,而磁力则是磁场对物体所产生的作用力。
本文将从磁场的定义、磁场强度的概念以及磁力与磁场强度的关系进行较详尽的论述。
一、磁场的定义磁场是由带电粒子所产生的电流形成的,或者由磁铁、电流线圈等物体所产生的一种特殊的空间力场。
在磁场中,磁铁周围会形成力线,力线为闭合曲线,且力线的方向以磁力线方向法则确定。
磁铁的南北极之间有一种无形的力,这种无形的力就是磁场。
二、磁场强度的概念磁场强度是磁场强度矢量的大小,用字母H表示。
在物理学中,磁场强度是指单位长度上磁感应强度的数值,它与磁感应强度和物体所受磁力的大小有关。
三、磁力与磁场强度的关系磁力与磁场强度之间存在着密切的关系,下面将从两个方面进行论述。
1. 磁力与磁场强度的方向关系根据磁场强度的定义,磁场强度矢量的方向是与力线的方向一致的。
而磁力则是作用在物体上的,它的方向是与力线垂直的。
因此,磁力与磁场强度的方向一定是垂直的。
2. 磁力与磁场强度的大小关系磁力的大小与物体所处位置的磁感应强度有关,而磁感应强度与磁场强度之间存在着确定的关系。
根据物理学的基本原理,磁场强度H与磁感应强度B之间的关系为B=μH,其中μ为磁导率。
从这个公式可以看出,磁感应强度B与磁场强度H之间成正比关系。
因此,磁力与磁场强度之间也存在着正比关系。
当磁场强度增大时,磁力也会增大;反之,当磁场强度减小时,磁力也会减小。
综上所述,磁力与磁场强度之间是存在着密切的关系的。
磁力的方向与磁场强度的方向垂直,而磁力的大小与磁场强度成正比。
在物理学中,通过对磁场和磁力的研究,可以更好地理解磁学的基本原理,并且应用于实际生活和工程领域中。
对于了解和掌握磁场与磁力的关系,不仅仅是对物理学知识的拓展和丰富,更是为未来科学发展和技术创新奠定了基础。
磁场强度与磁感应强度的关系磁场是一个十分神秘而又普遍存在于我们生活中的物理现象。
无论是地球上的自然磁场,还是人造磁场如电磁铁产生的磁场,都对我们的生活产生了重要的影响。
而磁场强度与磁感应强度是研究磁场的重要指标,它们之间有着紧密的关系。
首先,磁场强度是磁场的物理量。
在空间某一点处,磁场强度的大小表示受试验样品所受的磁力的大小。
磁场强度的单位是特斯拉(T)。
磁感应强度则是磁场对单位面积垂直于磁场方向的物体所产生的力的大小。
磁感应强度的单位是特斯拉(T)。
可以看出,磁场强度和磁感应强度在单位上是相同的。
那么磁场强度和磁感应强度之间究竟是什么关系呢?事实上,磁场强度与磁感应强度之间存在一个重要的关系,即B = μH。
其中,B代表磁感应强度,μ代表介质的磁导率,H表示磁场强度。
这个关系表明,磁感应强度等于磁场强度与磁导率的乘积。
磁导率是一个常数,具体取决于介质。
不同介质的磁导率有所不同,如真空的磁导率为μ0=4π×10^-7 特斯拉·米/安的二次方,气体、液体、固体等不同介质的磁导率会有一定的差异。
由此可见,磁感应强度与磁场强度之间的关系是通过介质的磁导率来联系起来的。
此外,在磁场中根据安培力的作用原理可以得到磁场强度的另一个表达式:H=NI/L。
其中,N代表线圈的匝数,I为线圈中的电流,L是线圈的长度。
这个表达式说明,磁场强度与电流和线圈的绕组参数有关,更深层次地揭示了磁场强度与磁感应强度的关系。
通过上述观察可知,磁场强度与磁感应强度之间的关系是复杂而丰富的。
磁感应强度是磁场的一个具体应用,它直接体现了磁场对物体的影响。
而磁场强度则是描述磁场本身特性的重要物理量。
磁感应强度与磁场强度之间的关系通过磁导率和电流来联系,是一个基本的物理规律。
进一步地,磁感应强度可以作为磁场强度的一种具体表现形式。
通过改变电流、线圈的参数、介质等因素,我们可以改变磁场强度,进而改变磁感应强度。
这对于很多实际应用来说具有重要意义。
磁感应强度b计算公式
磁感应强度B是描述磁场强度的物理量,通常用符号B来表示。
磁感应强度B的计算公式可以根据不同情况而有所不同。
在真空中,磁感应强度B与磁场的磁场强度H之间的关系由以下公式给出,B = μ0 H,其中μ0代表真空中的磁导率,其数值约为4π×10^-7
H/m(亨利每米)。
这个公式描述了磁场中的磁感应强度与磁场强度
之间的线性关系。
另外,在介质中,磁感应强度B的计算公式还需要考虑介质的
磁化情况。
在介质中,磁感应强度B与磁场强度H之间的关系由以
下公式给出,B = μ H,其中μ代表介质的磁导率。
介质的磁导
率μ通常大于真空中的磁导率μ0,因此介质中的磁感应强度B会
受到介质磁化的影响而增大。
总之,磁感应强度B的计算公式取决于所处的介质情况,但在
一般情况下,可以使用B = μ0 H这个基本公式来描述磁场中的磁
感应强度与磁场强度之间的关系。
希望这个回答能够满足你的要求。
浅析磁场强度H和磁感应强度B的区别作者:凌燕来源:《湖南教育·D版》2017年第11期一、导言磁场强度和磁感应强度都可以用来描述磁场的大小,两者之间既有联系又有区别,在磁学中属于容易混淆的物理概念,理解难度较大。
磁场强度常用符号H表示,单位为安/米(A/ m)。
起初,人们认为自然界存在正负两种磁荷,并类比电学,提出磁荷的库仑定律。
单位正磁荷在磁场中所受的力被称为磁场强度H。
磁荷意义下,磁场强度的定义为:后来,安培提出分子电流假说,认为并不存在磁荷,磁现象的本质是分子电流。
在恒定磁场中磁场强度的闭合环路积分与环路所链环的电流有关,即安培环路定律:磁感应强度常用符号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。
H和B经常在磁介质的磁化问题中同时出现。
在真空中,两者的关系:其中常数为真空磁导率。
在介质中,两者的关系为:M为磁化强度,为介质磁导率。
在电磁学的教学过程中,常常把磁学中的H和B,与电学中的电感应强度(电位移矢量)D和电场强度E相比较。
从名字上来看,H和E都是“场强度”,B和D都是“感应强度”,具有一定的相似性;但从物理意义上,H和D、B和E却更加相似,在物理實验中人们关注更多的也是B和E。
这一矛盾,增加了学生学习该知识点的难度。
要掌握它们真正的物理内涵,需要从它们在历史上的定义来理解。
二、辨析在历史上,人类对于H的研究早于对B的研究。
H的定义最初来源于磁荷观点,后来人们利用电流来定义H。
19世纪的物理学家安培发现,通过电流的长直导线外,“磁场的大小”与和导线的距离成反比。
在这里,“磁场的大小”是通过小磁针的扭转力矩测量得到的。
安培定义了一个新的物理量H,对于长直导线满足:推广后可以得到安培环路定律,如(2)式所示。
H的大小和磁导率无关,只和电流有关。
B的定义来源于带电粒子的受力。
具有一定速度的带电粒子,在外加磁场中会受到力的作用,即洛伦兹力。
洛伦兹力和带电粒子所处的“磁场的大小”成正比。
电磁学基础磁感应强度与磁场强度的关系电磁学基础:磁感应强度与磁场强度的关系电磁学是研究电荷和电流相互作用所产生的电磁现象的学科。
磁感应强度和磁场强度是电磁学中的重要概念。
本文将通过分析磁感应强度与磁场强度之间的关系,来探讨它们在电磁学中的应用。
一、磁感应强度的定义及特点磁感应强度是描述磁场强度的物理量,也称为磁感应强度矢量。
它的定义为磁场力对单位磁极的力。
磁感应强度的单位为特斯拉(T)。
磁感应强度具有以下特点:1. 磁感应强度是磁场强度的一个向量,它的方向由磁场力对磁极正方向的作用确定。
2. 磁感应强度的大小与磁场力的大小成正比,即磁感应强度越大,磁场力越大。
3. 磁感应强度在磁场中是一个恒定的矢量,也就是说,在同一磁场中,磁感应强度的大小和方向是不变的。
二、磁场强度的定义及特点磁场强度是描述磁场的一个物理量。
它的定义为单位磁极在磁场中受到的力的大小。
磁场强度的单位为安培每米(A/m)。
磁场强度具有以下特点:1. 磁场强度是磁感应强度和真空磁导率之积。
其中真空磁导率是一个基本常量,记作μ_0,其数值为4π×10^(-7) T·m/A。
2. 磁场强度的方向是用线圈右手螺旋法确定的,即线圈的螺旋方向为磁场强度的方向。
3. 磁场强度在磁场中是一个变化的矢量,随着距离源磁极的远近而变化。
三、磁感应强度与磁场强度的关系磁感应强度与磁场强度之间存在着密切的关系。
磁场强度的作用是产生磁感应强度。
根据定义,我们可以得到以下关系式:磁感应强度B = μ_0·H其中,B表示磁感应强度,H表示磁场强度,μ_0表示真空磁导率。
该关系式告诉我们,磁感应强度与磁场强度之间的关系是线性的,且它们的比例系数为真空磁导率。
这意味着在同一磁场中,磁感应强度与磁场强度的比值是恒定的。
四、磁感应强度与磁场强度的应用1. 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律指出,当导体中的磁感应强度发生变化时,会在导体中产生感应电动势。
什么是磁感应强度和磁场强度?磁感应强度和磁场强度是物理学中用来描述磁场特性的两个重要概念。
磁感应强度,也称为磁感应度或磁通量密度,是衡量磁场强度的物理量。
它表示单位面积内通过垂直于该面积的磁通量的大小。
磁感应强度的符号通常用B表示,单位是特斯拉(T)。
磁感应强度是一个矢量量,它的大小和方向都很重要。
磁场强度,也称为磁场强度矢量,是描述磁场强度的物理量。
它表示单位电流所产生的磁场的强度。
磁场强度的符号通常用H表示,单位是安培每米(A/m)。
磁场强度也是一个矢量量,它的大小和方向都很重要。
磁感应强度和磁场强度之间存在一定的关系。
根据安培定律,磁感应强度B与磁场强度H 之间的关系是B = μH,其中μ是磁导率,它是一个物质的属性,表示该物质中磁场传导的能力。
对于真空或空气等非磁性物质,磁导率μ为常数,通常用μ0表示,称为真空磁导率,其值约为4π×10^-7 H/m。
对于磁性材料,磁导率μ的值会受到材料的特性和外界条件的影响。
磁感应强度和磁场强度是描述磁场的两个重要参数。
磁感应强度表示磁场中磁力线的密度,它描述了磁场的强度和分布情况。
磁感应强度的大小取决于磁场中磁力线的密度,磁场越强,磁力线越密集,磁感应强度就越大。
磁场强度则表示产生磁场的电流的强度,它描述了磁场的产生源。
磁场强度的大小取决于产生磁场的电流的强度,电流越强,磁场强度就越大。
磁感应强度和磁场强度在物理学和工程学中都有广泛的应用。
它们在电磁学、电机、磁共振成像、电磁感应等领域都起着重要的作用。
例如,在电机中,磁场强度和磁感应强度的控制和调节对于电机性能的优化和效率的提高至关重要。
在磁共振成像中,磁感应强度和磁场强度的调节可以实现对人体内部结构的无损成像。
因此,深入理解磁感应强度和磁场强度的概念和相互关系对于理解和应用磁场现象具有重要意义。
磁场强度与磁感应强度磁场是指任何物体周围具有磁性的区域,磁场强度则用来描述磁场的强弱程度。
而磁感应强度,又称为磁感应度,是一种衡量磁场中磁感应强度的物理量。
磁场强度和磁感应强度之间有着紧密的联系和区别,下面将对这两个概念进行详细介绍。
磁场强度是一个向量,它用来描述单位电流在磁场中所受到的磁力大小和方向。
单位磁场强度的定义是:当单位电流在垂直于电流方向的磁场中受到单位长度的磁力时,该磁场的强度为1T(特斯拉)。
在数学上,磁场强度可以用公式表示为:B = μ₀I/2πr其中,B是磁场强度,μ₀是真空磁导率,约等于4π×10^-7 N/A²,I 是电流的大小,r是电流所在位置与磁场中心的距离。
与磁场强度相比,磁感应强度是一种描述物体对磁场的响应程度的物理量。
它与磁场强度的关系可以用公式表示为:B = μ₀μrH其中,B为磁感应强度,μr为相对磁导率,H为磁场强度。
从公式来看,磁感应强度是磁场强度和相对磁导率的乘积。
相对磁导率是一个与物质的磁性相关的物理量,它描述了物体相对于真空的磁导率的大小。
磁感应强度可以用来衡量磁场中的磁力线的密度,也可以看作是单位面积上通过的磁通量。
磁场强度和磁感应强度之间的关系可以用一个简单的比例来表示。
在真空中,磁感应强度与磁场强度相等,即B = H。
然而,在介质中,由于相对磁导率的存在,磁感应强度会发生变化。
磁场强度和磁感应强度在物理学和工程学中有着广泛的应用。
在电磁学方面,磁场强度和磁感应强度是描述磁场特性的基本概念。
在实际应用中,磁场强度和磁感应强度可以用来计算电流所产生的磁力,也可以用于设计和分析电磁设备和磁性材料。
总结起来,磁场强度是描述磁场强弱的物理量,用来描述单位电流在磁场中受到的磁力情况;而磁感应强度是描述物体对磁场的响应程度的物理量,用来衡量磁场中的磁力线密度。
两者之间相互依存,磁感应强度可以通过磁场强度和相对磁导率来计算。
磁场强度和磁感应强度的研究和应用不仅对于理解磁场的性质和行为有着重要的意义,也在工程技术和科学研究中起到了至关重要的作用。
h 磁场强度
磁场强度(磁场H)是描述磁场的物理量,通常用符号H表示。
它在磁学中有着重要的作用,与磁感应强度(磁场B)之间存在一定关系。
1. 定义:磁场强度(H)是单位磁极距的磁场力对该磁极的作用力。
它是对磁场中物质的磁化程度进行描述的物理量。
2. 单位:国际单位制中,磁场强度的单位是安培每米(A/m)。
3. 关系:磁场强度与磁感应强度之间的关系由以下公式给出:
\[ \mathbf{B} = \mu \mathbf{H} \]
其中,\(\mathbf{B}\) 是磁感应强度,\(\mathbf{H}\) 是磁场强度,\(\mu\) 是磁导率(与物质的性质有关)。
4. 物质中的磁场:在真空中,磁感应强度与磁场强度的关系为\(\mathbf{B} = \mu_0 \mathbf{H}\),其中\(\mu_0\) 是真空中的磁导率。
5. 磁场中物质的磁化:当物质存在于磁场中时,它会发生磁化。
磁场强度可以用来描述物质中的磁场,对于弱磁性物质,它们的磁感应强度与磁场强度之间存在线性关系。
6. 磁场强度的方向:磁场强度的方向与电流方向在磁场中的方向一致。
在传导电流的导线周围产生的磁场就是由电流产生的磁场强度。
总体而言,磁场强度是描述磁场的一项关键物理量,它帮助我们理解磁场中物质的磁性质和磁场的分布。
磁感应强度B与磁场强度H的区别,联系与物理意义从前学普物的时候,提到了磁感应强度B与磁场强度H这两个概念。
因为一直疏于思考,没有仔细想过两者的异同。
教材里说,H是人为引入的定义,没有物理意义,也没有多想,全盘接受。
至于教材提到的关于H与B谁更基本的争论,我只记住了这个事实,并没有想为什么,很是惭愧,更没有想过为什么这么称呼它们。
过去的一年里,逐渐理解固体里的故事,现在回想起来,才理顺清楚它们的意义。
简言之,H是外场,B总场,它们单位不同仅仅是由于来源不同:前者通过电流的磁效应得到,后者通过带电粒子在磁场中的运动定义。
B比H更加基本,是由于电流本身就是带电粒子的运动产生,所以粒子模型比电流模型更加基本。
想我们处于19世纪,暂时只知道磁场是由磁铁产生,也知道牛顿力学,但尚不知道怎么物理上定义“磁场”的大小。
1.H来源于Ampere定律。
Ampere通做电流做实验,发现长直导线外,到导线距离相等的点,“磁场”大小相同;距离不同的点,“磁场”强度随着距离成反比。
这里所谓的“磁场”大小是通过小磁针扭转力矩等力学方式得到的。
这样,通过力学测量和已有的电流强度的定义,即可定义一个物理量H,满足2*pi*R*H=I。
推广后就是Ampere环路定律。
此时无需真空磁导率μ0,因为只要知道电流I就能定义H这个物理量。
2.B来源于带电粒子的受力。
对于一定速度的粒子,加上H磁场,通过轨道测量以及牛顿力学,你可以测出粒子受的力。
你发现受的力和电荷数q以及速度成正比,也和H成正比,但是力F并不直接等于qvH,而是还差一个因子:F=A*q*vⅹH,A只是个待定因子,暂未赋予物理意义。
3.磁导率如何引入。
这样,H是电流外加给的磁场,通过粒子受力,直接定义一个粒子感受到的磁场,叫它B,为了使得F= qvⅹB成立。
即,外施H场,粒子运动感受到的却是B场,这就可以定义磁导率miu =B/H,“率”即比例的意思。
磁导率,就是粒子运动(受力)与外界磁的比例,描述前者随着后者的响应。
磁感应强度B与磁场强度H的区别,联系与物理意义
从前学普物的时候,提到了磁感应强度B与磁场强度H这两个概念。
因为一直疏于思考,没有仔细想过两者的异同。
教材里说,H是人为引入的定义,没有物理意义,也没有多想,全盘接受。
至于教材提到的关于H与B谁更基本的争论,我只记住了这个事实,并没有想为什么,很是惭愧,更没有想过为什么这么称呼它们。
过去的一年里,逐渐理解固体里的故事,现在回想起来,才理顺清楚它们的意义。
简言之,H是外场,B总场,它们单位不同仅仅是由于来源不同:前者通过电流的磁效应得到,后者通过带电粒子在磁场中的运动定义。
B比H更加基本,是由于电流本身就是带电粒子的运动产生,所以粒子模型比电流模型更加基本。
想我们处于19世纪,暂时只知道磁场是由磁铁产生,也知道牛顿力学,但尚不知道怎么物理上定义“磁场”的大小。
来源于Ampere定律。
Ampere通做电流做实验,发现长直导线外,到导线距离相等的点,“磁场”大小相同;距离不同的点,“磁场”强度随着距离成反比。
这里所谓的“磁场”大小是通过小磁针扭转力矩等力学方式得到的。
这样,通过力学测量和已有的电流强度的定义,即可定义一个物理量H,满足2*pi*R*H=I。
推广后就是Ampere环路定律。
此时无需真空磁导率μ0,因为只要知道电流I就能定义H这个物理量。
来源于带电粒子的受力。
对于一定速度的粒子,加上H磁场,通过轨道测量以及牛顿力学,你可以测出粒子受的力。
你发现受的力和电荷数q以及速度成正比,也和H成正比,但是力F并不直接等于qvH,而是还差一个因子:F=A*q*vⅹH,A只是个待定因子,暂未赋予物理意义。
3.磁导率如何引入。
这样,H是电流外加给的磁场,通过粒子受力,直接定义一个粒子感受到的磁场,叫它B,为了使得F= qvⅹB成立。
即,外施H场,粒子运动感受到的却是B场,这就可以定义磁导率miu =B/H,“率”即比例的意思。
磁导率,就是粒子运动(受力)与外界磁的比例,描述前者随着后者的响应。
磁导率大,那么同样大的外加磁场H使得粒子受
力的响应(如偏转)也越大;磁导率如果为零(不导磁),那么多大的磁场也不会使得粒子有偏转等力学反应,磁导率如果近乎无限大,你只要加一丁点外磁场H,粒子就已经偏转的不亦乐乎。
磁导率=粒子的响应/外加的场。
这个式子有着深刻背景,正是理论物理里线性响应理论的雏形。
此外,粒子处于真空中的时候,这个miu是一个与任何物理量都无关的常数,这正是真空磁导率。
4.小结。
H与B单位的不同,仅仅是由于最开始研究力学用的单位,和开始研究电荷、电流的单位完全独立,导致的一种单位换算。
H从I得来,B从F得来,所以看到的是“施H”与“受B”的关系。
实际过程还要复杂些,因为先研究的是电场的情形,然后导出了磁场下的情况,所以我们看到的μ0是个漂亮的严格值,而真空介电常数,另一种线性响应确实是一个长长的实验数字。
5.方便的高斯制。
既然知道了B与H单位不同只是由于电流和牛顿力学导致的,现在为了简化,将二者化为相同单位:B=H;这样我们就得到了电磁学里更常用的高斯单位制。
如果需要换算,随时添加磁导率即可。
6.磁化。
刚才只考虑单粒子对于磁场的响应。
进一步研究介质对于磁场的响应,从石墨烯,到金属玻璃。
逻辑如下:
现在通过电流I,把磁场H加到某种材料当中,在材料中的某个带电粒子受到磁场的响应,当然是与这个点的总磁场有关。
外加场H穿进材料后,材料受H影响产生了一些附加场,在该点处的磁场不再是H了。
受外界磁场影响使得材料里也有内部额外磁场的过程,叫它“磁化”。
我们希望一件事物更加具体,就说把它具体化,同样,希望一块材料里面有更多额外磁场,就说把它“磁化”。
7.磁化率。
我们把产生的额外磁场大小叫做M。
与磁导率一样,为了研究这个额外的感生磁场M与外加场H的关系,我们定义磁化率χ=M/H. 磁化率大,说明同样大的外磁场,能产生更多的内在额外磁场;磁化率为很小,说即使外加磁场很大,里面的材料也“懒得理它”,只有微弱的响应。
这里要注意两点。
这是你不难发现,这样定义的磁化率也是线性响应(输出正比于输入)的过程。
此外,磁化率可正可负。
所谓正磁化率χ>0,就是说产生的内部磁场M方向与外加磁场H相同(由自旋导致的Pauli顺磁);负磁化率χ<0,就是材料内部由于H产生的额外磁场M和外场H方向相反(由轨道导致的Landau抗磁)。
对于自由电子气,Pauli顺磁是Landau抗磁的三倍,这样看来,所有材料都该是顺磁。
实际上,由于介质中的电子的轨道运动的惯性质量是有效质量,从而抗磁材料也得以存在。
如果是第一类超导体,它所谓的完全抗磁性,就是说外加场H,总有感生的内场M,把外场抵消,使得超导体内部磁场为零。
直观看来好像磁场穿不进来一样。
这样,总场B在某点的值,应该是该处的外场值H,与H的感生下介质产生的额外场M在该点的值的和。
写成B(r)=H(r)+M(r), r表示空间处某一点。
实际上,如果使用高斯单位制,由于需要考虑了麦克斯韦方程电和磁的对称性,以及球面的立体角,式子是
B(r)=H(r)+4πM(r),SI制下则是B=μ0[H(r)+M(r)]. 如果要进一步考虑场的传递有限速度以及由此导致的非定域性,式子还要复杂些,但无外乎时空的积分罢了。
与B名称的起源。
这个式子的正确解释是:总磁场等于外加磁场和感生的磁场(就叫它磁化)的矢量和。
既然B表示总场,它已经考虑了感应产生的磁化M,就叫做B为磁感应强度;H 来源于外场,就叫它磁场强度;M是H通过磁化过程感生的,就叫它磁化强度。
注意这个式子是普遍的。
在线性响应的额外前提下,我们有M=χH成立。
这样,H表示电流产生的外场(物理实验上,能够精密控制磁场的就是电流,所以电流产生的外场就简称为外场),B表示总场。
它们都有物理意义。
物理学家之所以争吵哪个物理量更加基本,也在于此。
因为电流和电荷受力,分别产生了H和B,那么谁更加基本的确是个问题。
后来电流的微观机制发现,原来电流本质也是载荷受力产生的漂移(注意这里是
受电场力)。
因此受力图像里的B就比电流得来的H更加基本了。
无论如何,H已经被赋予了意义。