磁感應(yīng)強(qiáng)度概述
磁感應(yīng)強(qiáng)度描述磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量,是矢量,常用符號(hào)B表示,國(guó)際通用單位為特斯拉(符號(hào)為T)。磁感應(yīng)強(qiáng)度也被稱為磁通量密度或磁通密度。在物理學(xué)中磁場(chǎng)的強(qiáng)弱使用磁感應(yīng)強(qiáng)度來(lái)表示,磁感應(yīng)強(qiáng)度越大表示磁感應(yīng)越強(qiáng)。磁感應(yīng)強(qiáng)度越小,表示磁感應(yīng)越弱。
磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義方法
電荷在電場(chǎng)中受到的電場(chǎng)力是一定的,方向與該點(diǎn)的電場(chǎng)方向相同或者相反。電流在磁場(chǎng)中某處所受的磁場(chǎng)力(安培力),與電流在磁場(chǎng)中放置的方向有關(guān),當(dāng)電流方向與磁場(chǎng)方向平行時(shí),電流受的安培力最小,等于零;當(dāng)電流方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí),電流受的安培力最大。
點(diǎn)電荷q以速度v在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)受到力f的作用。在磁場(chǎng)給定的條件下,f的大小與電荷運(yùn)動(dòng)的方向有關(guān)。當(dāng)v沿某個(gè)特殊方向或與之反向時(shí),受力為零;當(dāng)v與這個(gè)特殊方向垂直時(shí)受力最大,為Fm。Fm與|q|及v成正比,比值與運(yùn)動(dòng)電荷無(wú)關(guān),反映磁場(chǎng)本身的性質(zhì),定義為磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小,即。B的方向定義為:由正電荷所受最大力Fm的方向轉(zhuǎn)向電荷運(yùn)動(dòng)方向v時(shí),右手螺旋前進(jìn)的方向。定義了B之后,運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)B中所受的力可表為F=QVB,此即洛倫茲力公式。
除利用洛倫茲力定義B外,也可以根據(jù)電流元Idl在磁場(chǎng)中所受安培力df=Idl×B來(lái)定義B,或根據(jù)磁矩m在磁場(chǎng)中所受力矩M=m×B來(lái)定義B,三種定義,方法雷同,完全等價(jià)。
磁感應(yīng)強(qiáng)度計(jì)算公式
B=F/IL=F/qv=E/v=Φ/S
F:洛倫茲力或者安培力;
q:電荷量;
v:速度;
E:電場(chǎng)強(qiáng)度;
Φ(=ΔBS或BΔS,B為磁感應(yīng)強(qiáng)度,S為面積):磁通量;
S:面積;
L:磁場(chǎng)中導(dǎo)體的長(zhǎng)度。
定義式:F=ILB。
表達(dá)式:B=F/IL。
測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度的九種方法
1、電流天平法
應(yīng)用通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力的原理,可制成靈敏的電流天平,依據(jù)力矩平衡條件,測(cè)出通電導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中受力的大小,從而測(cè)出磁感應(yīng)強(qiáng)度。
2、力的平衡法
應(yīng)用通電線在磁場(chǎng)中受力平衡的原理,根據(jù)平衡條件建立平衡方程,從而求出磁感應(yīng)強(qiáng)度。
3、動(dòng)力學(xué)法
應(yīng)用通電線在磁場(chǎng)中受力的原理,根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律建立動(dòng)力學(xué)方程,從而求出磁感應(yīng)強(qiáng)度。
4、功能關(guān)系法
磁場(chǎng)具有能量,這種能量與磁感應(yīng)強(qiáng)度有關(guān);而功是能量轉(zhuǎn)化的量度,因此,只要建立功和磁場(chǎng)能這間的關(guān)系,就可求得磁感應(yīng)強(qiáng)度。
5、磁偏轉(zhuǎn)法
帶電粒子以垂直于磁場(chǎng)方向的速度垂直射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí),會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)而做勻速圓周運(yùn)動(dòng),通過(guò)對(duì)軌跡的研究利用相關(guān)規(guī)律,便可求出磁感應(yīng)強(qiáng)度
6、霍爾效應(yīng)法
利用霍爾效應(yīng)原理方便快捷地測(cè)量磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。
7、湯姆生法
利用湯姆生測(cè)電子比荷的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)測(cè)定磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。
8、電磁感應(yīng)法
處于磁場(chǎng)中的閉合線圈,當(dāng)磁通量發(fā)生變化時(shí),由電磁感應(yīng)規(guī)律知,線圈中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,線圈或?qū)w棒將會(huì)阻礙其運(yùn)動(dòng),研究其受力和運(yùn)動(dòng),根據(jù)與磁感應(yīng)強(qiáng)度相關(guān)的物理規(guī)律可求得磁感應(yīng)強(qiáng)度。
9、搖繩發(fā)電法
實(shí)驗(yàn)表明,將長(zhǎng)約15m的銅芯雙絞線兩端接在靈敏電流計(jì)上,拉開形成一個(gè)長(zhǎng)回路。面對(duì)面站立的兩位同學(xué)像搖繩那樣以每秒4到5圈的頻率搖半個(gè)回路導(dǎo)線。隨著導(dǎo)線切割地磁場(chǎng),回路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生,電流計(jì)指針指示的電流最大值可達(dá)O.3。
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磁感應(yīng)強(qiáng)度
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