磁场与其物理量：深入了解知识链接

1.磁场

磁体周围空间存在的一种特殊物质，磁体之间的相互作用就是通过这种特殊物质而产生的，这种特殊的物质就是磁场。磁场对放入其中的磁体有力的作用。磁体间的相互作用就是以磁场作为媒介的。

磁场是具有方向的，通常规定磁场方向就是小磁针的北极所指的方向。为形象地描述磁场的强弱和方向而引入的假想曲线，称为磁力线，也称为磁感线，如图4110所示。磁力线有以下特点：

（1）磁力线是人们假象的、不相交的闭合曲线。

（2）磁力线某点的切线方向表示该点的磁场方向。磁体周围的磁力线都是从磁体N极出来，回到磁体S极，在磁体内部磁力线从S极到N极。

（3）磁力线的疏密表示磁场的强弱。

图4110　磁力线空间分布图

2.磁场的基本物理量

（1）磁感应强度。磁感应强度用B表示，单位是T（特斯拉，简称特）。磁感应强度B是用来描述磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。如果某磁场内各点B的大小相等，方向相同，则称该磁场为均匀磁场。在均匀磁场中，磁感应强度B就是与磁力线方向垂直的单位面积上所通过的磁力线数目，又称为磁力线密度。

（2）磁通量。磁通量用Φ表示，单位是Wb（韦伯，简称韦）。磁感应强度B（如果不是均匀磁场，则取B的平均值）与垂直于磁场方向的面积S的乘积称为该面积的磁通量Φ，简称磁通，即Φ=BS。那么，磁感应强度B在数值上可以看成为与磁场方向相垂直的单位面积所通过的磁通量，即磁感应强度B又称为磁通密度。

（3）磁导率。磁导率用μ表示，单位是H/m（亨/米）。磁导率是表示磁场媒介质导磁性能的物理量，也就是用来衡量物质导磁能力的物理量。真空的磁导率为μ0，则任意一种物质的磁导率和真空的磁导率的比值，称为该物质的相对磁导率，即。

（4）磁场强度。磁场强度用H表示，单位是安每米（A/m）。磁场强度是计算磁场时所引用的一个物理量，也是矢量。磁场内某点的磁场强度的大小等于该点磁感应强度除以该点的磁导率，磁场强度的大小与磁介质无关，即。

3.磁场对电流的作用

（1）磁场对通电直导体的作用。载流导体在磁场中将受到电磁力的作用，其所受电磁力的大小F与磁感应强度B、电流I以及垂直于磁场的导体有效长度L成正比，且与载流导体和磁场方向的夹角有关。其数学式为(https://www.xing528.com)

F=BILsinα

载流导体在磁场中所受的电磁力可以用左手定则来判定，如图4111所示。

用左手定则判定电磁力方向的方法：伸开左手，使拇指与其余四指垂直，并都与手掌在同一平面上。设想将左手放入磁场中，使磁力线垂直地穿过手心（手心对准外磁场的N极，手背对准外磁场的S极），其余四指指向电流方向，这时拇指所指的方向就是磁场对电流作用力的方向，即载流导体所受电磁力的方向。

（2）磁场对通电线圈的作用。电动机按供电电源形式分，分为直流电动机和交流电动机。直流电动机就是根据磁场对电流的作用力原理制成的。

如图4112所示，当线圈上有电流I通过时，与磁场方向垂直的两边就受到两个大小相等、方向相反的电磁力F的作用，这一对力促使线圈转动，改变电流方向，转动方向也改变。

如图4113所示的磁电式仪表指针偏转原理同电动机原理一样。

图4111　左手定则示意图

图4112　电动机原理

图4113　磁电式仪表

4.法拉第电磁感应定律

发电机是应用电磁感应原理，使线圈在磁极间迅速运动而产生电流的机械。若施力于一封闭回路的线圈，在马蹄磁铁的两磁极间转动时，则由于线圈的转动，通过线圈的磁场亦即随时间而变，线圈的导线上将产生感应电流，这就是发电机原理。

用ΔΦ表示在时间间隔Δt内N匝线圈中的磁通变化量。则N匝线圈产生的感生电动势e为