一、磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義
磁感應(yīng)強(qiáng)度B是描述磁場(chǎng)強(qiáng)弱的一種矢量,單位叫特斯拉,符號(hào)為T,磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向就是置于該點(diǎn)的磁針N極的指向,大小可用垂直于磁場(chǎng)方向的通電導(dǎo)線所受的磁場(chǎng)力F與電流和導(dǎo)線長(zhǎng)度的乘積IL的比值表示,即
B=F/IL
二、畢奧薩伐爾定律
該定律描述一電流元(一小段長(zhǎng)度的電流,長(zhǎng)度記為ΔL或者dL,電流強(qiáng)度記為I)在空間任意一點(diǎn)激發(fā)的磁場(chǎng)。
電流元IdL在空間某點(diǎn)P處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度dB的大小與電流元IdL的大小成正比,與電流元IdL所在處到P點(diǎn)的位置矢量和電流元IdL之間的夾角的正弦成正比,而與電流元Idl到P點(diǎn)的距離r的平方成反比。
dB=k*I*dL*sinθ/r^2(k=μ/4π,μ為磁導(dǎo)率)
畢奧薩伐爾定律是計(jì)算電流產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的基礎(chǔ)。
三、幾種典型電流產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度
通過(guò)畢奧薩伐爾定律計(jì)算磁感應(yīng)強(qiáng)度需要用到微積分知識(shí),對(duì)于自學(xué)過(guò)高等數(shù)學(xué)的同學(xué)來(lái)說(shuō)并不算困難,高中奧賽僅要求了解以下幾種典型電流產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度分布,所以本文直接給出結(jié)論,對(duì)推導(dǎo)過(guò)程感興趣的同學(xué)可以先掌握微積分知識(shí)再自行驗(yàn)證。
1、無(wú)限長(zhǎng)直電流的磁場(chǎng)
設(shè)在真空中有一無(wú)限長(zhǎng)的通有電流I的直導(dǎo)線,離直導(dǎo)線距離為r的P點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度
B=(μ/2π)*(I/r)
2、載流圓線圈圓心處的磁場(chǎng)
半徑為R的圓形線圈,通以電流I,,則圓心處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為
B=(μ/2)*(I/R)
3、載流直螺線管內(nèi)部的磁場(chǎng)
設(shè)螺線管通電電流為I,每單位長(zhǎng)度管上有n匝線圈,則螺線管內(nèi)部的磁場(chǎng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng),處處大小相等方向相同,磁感應(yīng)強(qiáng)度
B=μnI
另,對(duì)于長(zhǎng)螺線管的軸線端點(diǎn),磁感應(yīng)強(qiáng)度是內(nèi)部磁感應(yīng)強(qiáng)度的一半,即
B1=1/2*B
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電流
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磁感應(yīng)
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