磁感應強度概述
磁感應強度描述磁場強弱和方向的物理量,是矢量,常用符號B表示,國際通用單位為(wei) 特斯拉(符號為(wei) T)。磁感應強度也被稱為(wei) 磁通量密度或磁通密度。在物理學中磁場的強弱使用磁感應強度來表示,磁感應強度越大表示磁感應越強。磁感應強度越小,表示磁感應越弱。
磁感應強度的定義方法
電荷在電場中受到的電場力是一定的,方向與(yu) 該點的電場方向相同或者相反。電流在磁場中某處所受的磁場力(安培力),與(yu) 電流在磁場中放置的方向有關(guan) ,當電流方向與(yu) 磁場方向平行時,電流受的安培力最小,等於(yu) 零;當電流方向與(yu) 磁場方向垂直時,電流受的安培力最大。
點電荷q以速度v在磁場中運動時受到力f的作用。在磁場給定的條件下,f的大小與(yu) 電荷運動的方向有關(guan) 。當v沿某個(ge) 特殊方向或與(yu) 之反向時,受力為(wei) 零;當v與(yu) 這個(ge) 特殊方向垂直時受力最大,為(wei) Fm。Fm與(yu) |q|及v成正比,比值與(yu) 運動電荷無關(guan) ,反映磁場本身的性質,定義(yi) 為(wei) 磁感應強度的大小,即。B的方向定義(yi) 為(wei) :由正電荷所受最大力Fm的方向轉向電荷運動方向v時,右手螺旋前進的方向。定義(yi) 了B之後,運動電荷在磁場B中所受的力可表為(wei) F=QVB,此即洛倫(lun) 茲(zi) 力公式。
除利用洛倫(lun) 茲(zi) 力定義(yi) B外,也可以根據電流元Idl在磁場中所受安培力df=Idl×B來定義(yi) B,或根據磁矩m在磁場中所受力矩M=m×B來定義(yi) B,三種定義(yi) ,方法雷同,完全等價(jia) 。
磁感應強度計算公式
B=F/IL=F/qv=E/v=Φ/S
F:洛倫(lun) 茲(zi) 力或者安培力;
q:電荷量;
v:速度;
E:電場強度;
Φ(=ΔBS或BΔS,B為(wei) 磁感應強度,S為(wei) 麵積):磁通量;
S:麵積;
L:磁場中導體(ti) 的長度。
定義(yi) 式:F=ILB。
表達式:B=F/IL。
實驗中測量磁感應強度的九種方法
1、電流天平法
應用通電導線在磁場中受力的原理,可製成靈敏的電流天平,依據力矩平衡條件,測出通電導線在勻強磁場中受力的大小,從(cong) 而測出磁感應強度。
2、力的平衡法
應用通電線在磁場中受力平衡的原理,根據平衡條件建立平衡方程,從(cong) 而求出磁感應強度。
3、動力學法
應用通電線在磁場中受力的原理,根據牛頓運動定律建立動力學方程,從(cong) 而求出磁感應強度。
4、功能關係法
磁場具有能量,這種能量與(yu) 磁感應強度有關(guan) ;而功是能量轉化的量度,因此,隻要建立功和磁場能這間的關(guan) 係,就可求得磁感應強度。
5、磁偏轉法
帶電粒子以垂直於(yu) 磁場方向的速度垂直射入勻強磁場時,會(hui) 發生偏轉而做勻速圓周運動,通過對軌跡的研究利用相關(guan) 規律,便可求出磁感應強度
6、霍爾效應法
利用霍爾效應原理方便快捷地測量磁場的磁感應強度。
7、湯姆生法
利用湯姆生測電子比荷的實驗裝置來測定磁場的磁感應強度。
8、電磁感應法
處於(yu) 磁場中的閉合線圈,當磁通量發生變化時,由電磁感應規律知,線圈中會(hui) 產(chan) 生感應電流,線圈或導體(ti) 棒將會(hui) 阻礙其運動,研究其受力和運動,根據與(yu) 磁感應強度相關(guan) 的物理規律可求得磁感應強度。
9、搖繩發電法
實驗表明,將長約15m的銅芯雙絞線兩(liang) 端接在靈敏電流計上,拉開形成一個(ge) 長回路。麵對麵站立的兩(liang) 位同學像搖繩那樣以每秒4到5圈的頻率搖半個(ge) 回路導線。隨著導線切割地磁場,回路中就有感應電流產(chan) 生,電流計指針指示的電流最大值可達O.3。