磁感应强度和电场强度的异同

磁感应强度

描述磁场强度和方向的基本物理量。它是一个向量,通常用符号b表示。

在物理学中,磁场的强弱用磁感应强度(也叫磁感应强度)来表示,磁感应强度大就意味着磁感应强;磁感应强度小意味着磁感应弱。这个物理量叫做磁感应强度,而不是磁场强度,因为历史上已经用磁场强度这个词来表示另一个物理量了。

点电荷q在磁场中以速度v运动时受到力f的作用,在给定的磁场下,f的大小与电荷运动的方向有关。当v在特殊方向或相反方向时,力为零;当V垂直于这个特殊方向时,最大力为fm。Fm与| q |和v成正比,比值与运动电荷无关,反映的是磁场本身的性质,定义为磁感应强度的大小,即。B的方向定义为正电荷上最大力fm的方向转向电荷运动v的方向时右手螺旋向前的方向,定义B后,磁场B中运动电荷所受的力可以表示为f = qv× B,这就是洛伦兹力公式。

除了用洛仑兹力定义B外,还可以根据磁场中电流元Idl的安培力DF = Idl× B,或者根据磁场中磁矩M的矩M = M× B来定义B。三个定义是一样的,完全等价。

在国际单位制(SI)中,磁感应强度的单位是特斯拉,简称T。在高斯单位制中,磁感应强度的单位是高斯(Gs),1t = 10 KGS等于10的四次方高斯。由于历史原因,电场强度E对应的描述磁场的基本物理量称为磁感应强度B,而另一辅助量称为磁场强度H,与名称不符,容易混淆。通常所谓磁场是指b。

b在数值上等于长度为1 m,电流为1 A垂直于磁场方向的导线上磁场力的大小。

B= F/IL

中学不讲磁场强度。

磁场强度矢量H是为了简化磁场的安培环路定理而引入的辅助物理量。其物理意义类似于电位移矢量d,从运算的定义来看,磁感应强度完全是只考虑磁场对电流元的作用,而不考虑这种作用是否受磁场空间所在介质的影响,所以磁感应强度是由磁场的来源和磁场空间内填充的介质共同决定的。反之,磁场强度只反映磁场源的性质,与磁介质无关。其实前面已经说明了,这两个概念在实际应用中各有各的方便。

磁场强度

磁场强度

描述磁介质中磁场的辅助物理量。常用符号H,定义为H=(B/μo)-M,其中B为磁感应强度;m是磁化强度;μo是真空的渗透率。在线性各向同性磁介质中,m与h成正比,即m = xmh,xm为磁介质的磁化率。所以上式为b = μ o (1+XM) h = μ o μ RH,其中μ r = 1+XM称为磁介质的相对磁导率,上式为代表介质磁化性质的介电方程。

磁介质磁化后产生的磁化电流改变了原有的磁场分布,引入辅助量H使未知磁化电流不出现在用H表示的磁场的安培环路定理中..在认识到磁性起源于电流之前,认为磁性起源于磁荷,得出了类似静电库仑定律的磁库仑定律。所以作用在单位磁荷上的磁力定义为H,被认为是描述磁场的基本物理量,并赋予其磁场强度的名称,沿用至今。

在国际单位制(SI)中,磁场强度H的单位是安培每米(A/M)。

磁场强度和磁感应强度的区别

磁场强度和磁感应强度是表征磁场性质(即磁场的强弱和方向)的两个物理量。因为磁场是由电流或运动电荷引起的,磁场中磁介质(除了超导体,没有磁绝缘的概念,所以一切都是磁介质)的磁化也对源磁场有影响(场的叠加原理)。因此,磁场的强度可以用两种方式表示:

填充均匀磁介质时,如果计入介质磁化产生的磁场,用磁感应强度B表示,单位为特斯拉T,是一个基本物理量;单独由电流或运动电荷产生的磁场(不包括介质磁化产生的磁场)用磁场强度h表示,它是一个辅助物理量,单位为A/m2。

具体来说,b决定了运动电荷上的洛仑兹力,所以b的概念更形象。在工程上,B也叫磁通密度(单位Wb/m2)。在各向同性磁介质中,B与H之比就是绝对磁导率μ。