1、 磁感應強度
磁感應強度是用來描述磁場性質的物理量,用B表示,磁場中某點的B的方向是該點的磁場方向,B的大小表示該點磁場的強弱。
在SI單位制(國際單位制)中,磁感應強度的單位是[伏特·秒/米2],而[伏特]·[秒]稱為韋伯,所以磁感應強度的單位稱為[韋伯/米2]或[特斯拉],簡稱[特],在CGSM單位制中,磁感應強度的單位是[高斯]。單位用符號表示:V為[伏特],s為[秒],m為[米],Wb為[韋伯],T為[特],Gs為[高斯],mT為[毫特]。
1T=1Wb/m2=104Gs=103mT (1)
2、磁力線、磁通與磁通連續定理
我們用磁力線來形象地描繪磁場,電流產生的各種不同磁場的磁力線如圖1所示,磁力線是環繞電流的無頭無尾的閉合線,電流方向與磁力線回車方向符合右手定則。
3、利用安培環路定律
我們可以較方便地計算出具有某種空間對稱性的電流所產生的磁場。例如計算一個均勻密繞的環形螺線管內部P點的磁場強度,如圖4所示。取過P點,半徑為r的同心圓,作為閉合的積分曲線。由于對稱關系,在同心圓周上各點的磁場強度相等,磁場強度的方向沿著同心圓的切線方向,即α=0,這樣:
∮H×cosα×dl=H*2πr=NI (11)
于是P點的磁場強度:H=NI/(2πr)
式中:N為繞線匝數。從這個關系可以看到:磁場強度僅決定于產生磁場的電流的分布,而與磁介質的性質無關。
4、電磁感應定律
電磁感應定律說明了感應電動勢與磁通變化之間的關系。定律指出:不論任何原因使通過某一回路的磁通Φ發生變化時,回路中產生的感應電動勢為:
e =-dΦ/dt (12)
如果回路由N匝線圈組成,那么在磁通變化時,每匝都將產生感應電動勢,總的感應電動勢等于各匝的感應電動勢之和。當每匝通過的磁通相同時,則有:
e =N×dΦ/dt (13)
電磁感應定律是磁測量中應用最普遍的定律之一。
當式(13)中的磁通按正弦規律作周期性變化時,可以推導出感應電動勢的有效值與磁通的最大值的關系為:
U = 4.44×f×N×Φm (14)
我們規定,磁力線任何一點的切線方向是該點磁場(也就是B)的方向,通過垂直于B矢量的單位面積的磁力線數等于該點B矢量的大小。也就是說,磁場強的地方,磁力線較密,磁場弱的地方,磁力線較疏。
通過某一曲面的總磁力線數,稱為通過該曲面的磁通,用Φ表示。磁通的計算如圖2所示,在曲面上取面積元,其法線方向與該點的B的方向之間成θ角,通過該面積的元的磁通為:
dφ=B×cosθ×ds (2)
所以通過曲面的S的總磁通為
φ=∮B×cosθ×ds (3)
當B均勻,S是平面并與B垂直時,通過S平面的磁通為:
φ=B×S (4)
這是磁測量中經常用到的關系。
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