磁通量

磁通量

設在磁感應強度B勻強磁場中,有一個面積為S且與磁場方向垂直的平面,磁感應強度B與面積S的乘積,叫做穿過這個平面的磁通量,簡稱磁通(Magnetic Flux)。標量,符號“Φ”。

在一般情況下,磁通量是通過磁場在曲面面積上的積分定義的。其中,Φ為磁通量,B為磁感應強度,S為曲面,B·dS點積,dS為無窮小矢量(見曲面積分)。磁通量通常通過通量計進行測量。通量計包括測量線圈以及估計測量線圈上電壓變化的電路,從而計算磁通量。

基本介紹

  • 中文名:磁通量
  • 外文名:Magnetic Flux
  • 別稱:磁通
  • 表達式:Φ=BS
  • 提出者:韋伯
  • 套用學科:物理
  • 適用領域範圍:電磁學
  • 適用領域範圍:高中物理,大學物理等
簡介,定義,公式,單位,性質,

簡介

設在磁感應強度B勻強磁場中,有一個面積為S且與磁場方向垂直的平面,磁感應強度B與面積S的乘積,叫做穿過這個平面的磁通量,簡稱磁通(Magnetic Flux)。標量,符號“Φ”。
在一般情況下,磁通量是通過磁場在曲面面積上的積分定義的。其中,Φ為磁通量,B為磁感應強度,S為曲面,B·dS點積,dS為無窮小矢量(見曲面積分)。磁通量通常通過通量計進行測量。通量計包括測量線圈以及估計測量線圈上電壓變化的電路,從而計算磁通量。

定義

表示磁場分布情況的物理量。通過磁場中某處的面元dS的磁通量dΦ定義為該處磁感應強度的大小B與dS在垂直於B方向的投影dScosθ的乘積,即dFB =BdScosθ式中θ是面元的法線方向n與磁感應強度B的夾角。磁通量是標量,θ<90°為正值,θ>90°為負值。通過任意閉合曲面的磁通量 ΦB 等於通過構成它的那些面元的磁通量的代數和,即對於閉合曲面,通常取它的外法線矢量(指向外部空間)為正。
在一般情況下,磁通量是通過磁場在曲面面積上的積分定義的。
其中,Φ為磁通量,B為磁感應強度,S為曲面,B·dS點積,dS為無窮小矢量(見曲面積分)。
磁通量通常通過通量計進行測量。通量計包括測量線圈以及估計測量線圈上電壓變化的電路,從而計算磁通量。

公式

Φ=BS,適用條件是B與S平面垂直。如圖,當S與B的垂面存在夾角θ時,Φ=B·S·cosθ。
在磁場與平面不垂直的情況下磁通量計算公式在磁場與平面不垂直的情況下磁通量計算公式

單位

國際單位制中,磁通量的單位是韋伯,是以德國物理學家威廉·韋伯的名字命名的。Weber,符號是Wb,1Wb=1T*m2=1V*S,是標量,但有正負,正負僅代表穿向。
磁通量
韋伯可以用法拉第電磁感應定律來推導。1韋伯=108(1億)麥克斯韋。

性質

通過某一平面的磁通量的大小,可以用通過這個平面的磁感線的條數的多少來形象地說明。在同一磁場中,磁感應強度越大的地方,磁感線越密。因此,B越大,S越大,磁通量就越大,意味著穿過這個面的磁感線條數越多。過一個平面若有方向相反的兩個磁通量,這時的合磁通為相反方向磁通量的代數和(即相反合磁通抵消以後剩餘的磁通量)。
磁場的高斯定理指出,通過任意閉合曲面的磁通量為零,即它表明磁場是無源的,不存在發出或會聚磁力線的源頭或尾閭,亦即不存在孤立的磁單極。以上公式中的B既可以是電流產生的磁場,也可以是變化電場產生的磁場,或兩者之和。
磁通密度是通過垂直於磁場方向的單位面積的磁通量,它等於該處磁場磁感應強度的大小B。磁通密度精確地描述了磁力線的疏密。
通量概念是描述矢量場性質的必要手段,通量密度則描述矢量場的強弱。磁通量和磁通密度,電通量和電通密度都是如此。
磁通量表格磁通量表格
通電導體與磁場方向垂直時,它受力的大小既與導線長度L成正比,又與導線中的電流I成正比,即與I和L的乘積IL成正比,公式是F=ILB,式中B是磁感應強度。
磁通量的定義為覆蓋某面積的磁場的積分
其中Φ為磁通量,B為磁感應強度,S為面積。 已知高斯磁場定律為:Φ=BS。
這條方程的體積積分,跟散度定理合用,給出以下的結果:
亦即是說,通過任何密閉表面的磁通量一定為零;自由“磁電荷”是不存在的。
對比下, 另一條麥克斯韋方程──高斯電場定律為:∫∫E.ds=Q/ε0
其中E電場強度, ρ為自由電荷的密度(不包括在物料中被束縛的雙極電荷), ε0為真空介電常數。 注意這指出了電單極的存在,也就是,自由的正或負電荷。
電動機原理圖解電動機原理圖解
磁通量密度向量的方向定義為從磁南極到磁北極(磁鐵裡面)。在磁鐵外,場線會由北到南。
若磁場通過能導電的電線環,而磁通量的改變的話,會引起電動勢的生成, 並因此會產生電流(在環中)。其關係式可由法拉第定律得出:
這就是發電機發電的原理。

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