和电场类似,磁场对其场中的运动试探电荷、载流导体或永久磁铁有磁场力的作用,利用比值定义法,引入磁感应强度B作为定量描述磁场中各点特性的基本物理量。

磁场的强度用磁感应强度来表示(描述磁场的物理量之二)(1)

一、磁感应强度的定义

第一种定义:根据电流元Idl在磁场中所受安培力df=Idl×B来定义B,即I和B垂直时,B=F/IL。备注,电流在磁场中某处所受的磁场力(安培力),与电流在磁场中放置的方向有关,当电流方向与磁场方向平行时,电流受的安培力最小,等于零;当电流方向与磁场方向垂直时,电流受的安培力最大。当成某个角度时,进行矢量分解即可。

第二种定义:点电荷q以速度v在磁场中运动时受到力f 的作用。在磁场给定的条件下,f的大小与电荷运动的方向有关 。当v 沿某个特殊方向或与之反向时,受力为零;当v与这个特殊方向垂直时受力最大,为Fm。Fm与|q|及v成正比,比值与运动电荷无关,B= F/qV。B的方向定义为:由正电荷所受最大力Fm的方向转向电荷运动方向 v 时 ,右手螺旋前进的方向 。

第三种定义:高中阶段不要求。利用力矩定义。

不管哪种定义,都是等价的。这里大家要注意的是它是矢量和电场强度一样可以矢量合成运算,也算是一个小的考点吧。

二、磁感应强度的单位

磁感应强度的单位是特斯拉,简称特(T)。B在数值上等于垂直于磁场方向长1 m,电流为1 A的直导线所受磁场力的大小。B= F/IL ,(由F=BIL而来)。

三、磁感应强度的方向

磁场方向即磁感应强度的方向,判定方法是放入检验小磁针北极所受磁场力的方向,也是小磁针稳定平衡时的方向。

四、安培力的方向

通电导体受安培力方向可用左手定则:让磁感线垂直穿过左手手心,四指指向电流方向,并使拇指与四指垂直,拇指所指方向即通电导体所受磁场力(安培力)方向。

五、磁感应强度的计算方法

B=F/IL=F/qv=Φ/S

F:洛伦兹力或者安培力;q:电荷量;v:速度;Φ(=ΔBS或BΔS,B为磁感应强度,S为面积,所以磁感应强度也可以称为磁通量密度):磁通量;S:面积;L:磁场中导体的长度。

特殊情况:无限长载流直导线外某点的磁感应强度B=kI/r,其中, k为常数,r为该点到直导线距离。

圆电流圆心处:

六、几点说明

磁场中某点的磁感应强度B是客观存在的,与是否放置通电导线无关。

安培力垂直与磁感应强度和电流共同确定的平面。

同向的电流相互吸引,反向的电流相互排斥。

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