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磁性基礎知識---磁場強度

文章來源:未知            發(fā)布時間:2019-09-29

   磁場強度描寫磁場性質(zhì)的物理量。用H表示。其定義式為H=B/μ0-M,式中B是磁感應強度,M是磁化強度,μ0是真空中的磁導率,μ0=4π×10-7韋伯/(米·安)。H的單位是安/米。在高斯單位制中H的單位是奧斯特。1安/米=4π×10-3奧斯特。
  歷史上磁場強度H是從磁荷觀點定義的。磁荷觀點是從研究永磁鐵相互作用問題中總結(jié)出來的。當時還不知道磁性與電流的關系,由于條形磁鐵有N、S兩極,且同性磁極相斥,異性磁極相吸,這一點與正、負電荷之間的相互作用很相似,于是把永磁體與帶電體相比較,假設磁極是由磁荷分布形成的。N極上的磁荷叫正磁荷,S極上的磁荷叫負磁荷。同性磁荷相斥,異性磁荷相吸。當磁極本身的線度比正、負磁極間的距離小很多時,磁極上的磁荷稱為點磁荷。 
  庫侖通過實驗得到兩個點磁荷之間相互作用力的規(guī)律,稱為磁庫侖定律,表示為Fm=κqm1qm2/γ2r,式中κ是比例系數(shù),與式中各量的單位選取有關,qm1、qm2表示每個點磁荷的數(shù)值,γ是兩個點磁荷之間的距離,γ是兩者連線上的單位矢。按照磁荷觀點,仿照電場強度的定義規(guī)定磁場強度H是這樣一個矢量:其大小等于單位點磁荷在磁場中某點所受的力,其方向為正磁荷在該點所受磁場力的方向。表為H=Fm/qm0,式中qm0是試探點磁極的磁荷,F(xiàn)m為qm0在磁場中所受的磁力。顯然,與點電荷的電場強度公式E=1/4πεθq/γ2r相對應,點磁荷的磁場強度公式為H=κqm/γ2r。從磁荷觀點把H稱為磁場強度是合理的,它與E相對應。從分子電流觀點,磁場是電流(運動電荷)產(chǎn)生的,并給電流(運動電荷)以作用力。從電流元、運動電荷等在磁場中受力的角度反映磁場的性質(zhì)定義B(B=F最大/I2dl2,B=F最大/qv⊥)。顯然,此時B是與電場強度E對應的。B本應叫磁場強度,由于磁場強度一詞歷史上已被H占用了,所以將B叫磁感應強度。磁荷觀點在歷史上完全是在與電荷類比中提出的,實驗上并沒有找到單獨存在的磁荷。1931年狄拉克從量子力學觀點提出磁單極的存在,當前仍未找到它,但也沒有否定它的存在,尚屬于研究課題。分子電流觀點和磁荷觀點二者微觀模型不同,但宏觀結(jié)果完全一樣。不管磁荷是否存在,在討論永磁問題中采用磁荷觀點往往比較簡便,至今仍有應用價值。 
  在順磁質(zhì)和抗磁質(zhì)中式B=μH成立。由式可知B與H成正比且方向一致。在H具有一定對稱性的情況下,可用有介質(zhì)存在時的安培環(huán)路定理求得H,再用上式求得B。這種方法也可用來近似計算軟鐵磁材料中的H、B。在硬磁材料中一般H、B、M方向均不同,它們之間的關系只能用式H=B/μ0-M表示。