2017-12-19 10:26:02

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电磁学
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设在磁感应强度为B匀强磁场中,有一个面积为S且与磁场方向垂直的平面,磁感应强度B与面积S的乘积,叫做穿过这个平面的磁通量,简称磁通(Magnetic Flux)。标量,符号"Φ"。

在一般情况下,磁通量是通过磁场在曲面面积上的积分定义的。其中,Φ为磁通量,B为磁感应强度,S为曲面,B·dS为点积,dS为无穷小矢量(见曲面积分)。磁通量通常通过通量计进行测量。通量计包括测量线圈以及估计测量线圈上电压变化的电路,从而计算磁通量。

基本信息

  • 中文名

    磁通量

  • 外文名

    Magnetic Flux

  • 别称

    磁通

  • 表达式

    Φ=BS

  • 提出者

    韦伯

目录

折叠 编辑本段 定义

表示磁场分布情况的物理量。通过磁场中某处的面元dS的磁通量dΦ定义为该处磁感应强度的大小B与dS在垂直于B方向的投影dScosθ的乘积,即dFB =BdScosθ式中θ是面元的法线方向n与磁感应强度B的夹角。磁通量是标量,θ<90°为正值,θ>90°为负值。通过任意闭合曲面的磁通量 ΦB 等于通过构成它的那些面元的磁通量的代数和,即对于闭合曲面,通常取它的外法线矢量(指向外部空间)为正。[1]

在一般情况下,磁通量是通过磁场在曲面面积上的积分定义的(见图1和图2)。

其中,Φ为磁通量,B为磁感应强度,S为曲面,B·dS为点积,dS为无穷小矢量(见曲面积分)。

磁通量通常通过通量计进行测量。通量计包括测量线圈以及估计测量线圈上电压变化的电路,从而计算磁通量。

折叠 编辑本段 公式

Φ=BS,适用条件是B与S在磁场与平面不垂直的情况下磁通量计算公式在磁场与平面不垂直的情况下磁通量计算公式平面垂直。如图,当S与B的垂面存在夹角θ时,Φ=B·S·cosθ。

折叠 编辑本段 单位

国际单位制中,磁通量的单位是韦伯,是以德国物理学家威廉·韦伯的名字命名的。Weber,符号是Wb,1Wb=1T*m^2=1V*S,是标量,但有正负,正负仅代表穿向。

韦伯可以用法拉第电磁感应定律来推导。1韦伯=10(1亿)麦克斯韦。

折叠 编辑本段 性质

通过某一平面的磁通量的大小,可以用通过这个平面的磁感线的条数的多少来形象地说明。在同一磁场中,磁感应强度越大的地方,磁感线越密。因此,B越大,S越大,磁通量就越大,意味着穿过这个面的磁感线条数越多。过一个平面若有方向相反的两个磁通量,这时的合磁通为相反方向磁通量的代数和(即相反合磁通抵消以后剩余的磁通量)。

磁场的高斯定理指出,通过任意闭合曲面的磁通量为零,即它表明磁场是无源的,不存在发出或会聚磁力线的源头或尾闾,亦即不存在孤立的磁单极。以上公式中的B既可以是电流产生的磁场,也可以是变化电场产生的磁场,或两者之和。

磁通密度是通过垂直于磁场方向的单位面积的磁通量,它等于该处磁场磁感应强度的大小B。磁通密度精确地描述了磁力线的疏密。

通量概念是描述矢量场性质的必要手段,通量密度则描述矢量场的强弱。磁通量和磁通密度,电通量和电通密度都是如此。

磁通量表格磁通量表格

通电导体与磁场方向垂直时,它受力的大小既与导线长度L成正比,又与导线中的电流I成正比,即与I和L的乘积IL成正比,公式是F=ILB,式中B是磁感应强度。

磁通量的定义为覆盖某面积的磁场的积分

其中Φ为磁通量,B为磁感应强度,S为面积。 已知高斯磁场定律为:Φ=BS。

这条方程的体积积分,跟散度定理合用,给出以下的结果:

亦即是说,通过任何密闭表面的磁通量一定为零;自由"磁电荷"是不存在的。

对比下, 另一条麦克斯韦方程──高斯电场定律为:∫∫E.ds=Q/ε0

其中E电场强度, ρ为自由电荷的密度(不包括在物料中被束缚的双极电动机原理图解电动机原理图解电荷), ε0为真空介电常数。 注意这指出了电单极的存在,也就是,自由的正或负电荷。

磁通量密度向量的方向定义为从磁南极到磁北极(磁铁里面)。在磁铁外,场线会由北到南。

若磁场通过能导电的电线环,而磁通量的改变的话,会引起电动势的生成, 并因此会产生电流(在环中)。其关系式可由法拉第定律得出:

这就是发电机发电的原理。

参考资料

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