磁感线描述磁场,形象且直观,但是只能做定性分析。工程应用中,往往需要定量地研究磁场的强弱,需要再引入一些物理量。
在工程中,往往需要研究磁场在空间中-定面积上的分布情况,为此,引入磁通。通过与磁场方向垂直的某一截面上的磁感线总数叫作通过该面积的磁通量,简称磁通,用字母φ表示,如图3-20所示。
图3-20磁通
磁通的国际单位是韦伯,简称韦,用Wb表示。磁通是一个标量,只有大小没有方向。当面积S一定时,通过该面积的磁通越大,磁场越强。这一概念在电气工程上有极其重要的意义,如选用变压器、电动机、电磁铁等的铁心材料时,就要尽可能让全部磁感线通过铁心截面,以达到最高的工作效率。
磁感应强度能定量地描述磁场中各点磁场的强弱和方向。
磁感应强度是单位面积上垂直穿过的磁感线数,也就是单位面积内的磁通,如图3-21所示,因此磁感应强度也叫磁通密度,用字母B表示,单位为特斯拉,简称特,符号为T。
图3-21磁感应强度
在匀强磁场中,磁感应强度和磁通存在以下关系。
(3-7)
式中,φ—磁通,单位为Wb(韦伯);
B一磁感应强度,单位为T(特斯拉);
S一与磁场垂直的某一截面的面积,单位为m2(平方米)。
就像不同物质导电能力可以用电阻率来衡量一样,不同物质的导磁能力也可以用一个物理量来衡量。这就是磁导率。
磁导率是表示物质导磁性能的物理量,用字母μ表示,单位为H/m(亨/米)。磁导率越大,导磁性能越好。真空中的磁导率是一个常数,μ0 =4πX10-7H/m。为了便于比较各种物质的导磁能力,把物质的磁导率与真空中磁导率的比值称为相对磁导率,用μr表示,则
(3-8)
根据相对磁导率的大小,可以将物质分为三类:顺磁物质,如空气、铜、铝等,μr略大于1;反磁物质,如氢、铜等,μr略小于1;铁磁物质,如铁、钴、镍、硅钢坡莫合金等,μr远大于1,且不是常数。铁磁物质广泛应用在电工技术及计算机技术等方面。
磁感应强度与介质有关,相同电流激发的磁场通过不同的介质,感应出的强度是不同的,这样常常使得磁场的分析过于复杂。为简化分析,我们引入一个物理量去除介质的影响,仅单纯关注磁场某点的强弱,称为磁场强度,用符号H表示。
磁场中某点的磁场强度等于该点磁感应强度与磁导率的比值,即
(3-9)
式中,H一磁场强度,单位为 A/m(安/米);
B一磁感应强度,单位为T(特斯拉);
μ—磁场中介质的磁导率,单位为H/m(享/米)。
磁场强度是磁感应强度去除了介质的影响,因此它的大小与周围介质无关,仅与电流和空间位置有关。磁场强度的方向与磁感应强度的方向一致,也可用安培定则确定。
知识点词条:磁场的主要物理量