磁通量密度又稱為磁感應強度,簡稱磁通密度,用于表示垂直穿過單位面積的磁力線的多少,即磁力線的疏密程度。磁通量密度常用符號B表示,國際通用單位為特斯拉(符號為T)。磁通量密度越大表示磁感應越強。
磁通量密度之所以叫做磁感應強度,而沒有叫做磁場強度,是由于歷史上磁場強度一詞已用來表示另外一個物理量了,區(qū)別:磁感應強度反映的是相互作用力,是兩個參考點A與B之間的應力關系,而磁場強度是主體單方的量,不管B方有沒有參與,這個量是不變的。
與電場強度E由單位點電荷受電場力定義相類似,磁通量密度也可以根據(jù)運動電荷在B中所受到的磁場力來定義。實驗發(fā)現(xiàn),一個電荷q以速度v在磁通量密度矢量場后中運動時會受到磁場力F。其數(shù)學語言可表達為(式1):
Fm = qv x B
其中,F(xiàn)m、v、B均為向量,磁通量密度B的單位是特斯拉(T)或者是韋伯每平方米(Wb/m2)。從式1可以看出:B的大小等于1C電荷以1 m/s的速度在垂直于磁場方向上運動時所受到的力,其方向由電荷所受磁場力和運動方向共同確定。
如果一個電荷q以速度i在同時存在電場E和磁通量密度矢量場B的空間中運動時,所受到總的力為(式2):
F = qE + qv x B
式2就是洛倫茲力方程(Lorentz force equation),式中F、E、v、B均為向量。
需要指出的是,電荷受到的電場力為F,的作用,該電荷可以是運動或靜止的,但磁場力F。只對運動電荷起作用。因為Fm總是垂直于電荷的運動方向的(v的方向),因此不消耗磁場能量,在B中所儲存的磁場能不會轉(zhuǎn)換成電荷的動能,因為磁場不能夠改變電荷的運動速度的大小,只能夠改變電荷運動的方向。
在自由空間中,電通量密度D和電場強度E由本構關系D=ε0E聯(lián)系,同樣在自由空間中磁通量密度B(也稱磁感應強度)和磁場強度H也有本構關系(式3): ,式中B、H均為向
感應強度的國際單位是特斯拉(T)或者韋伯每平方米 (Wb/m^2)。
磁感應強度還有一個過時的單位:高斯,其符號為Gs:1 T = 10000 Gs。這個符號在技術設施中還廣泛使用。通常條形磁鐵兩極附近的磁感應強度大約是幾十到幾百高斯。在處理與磁性有關問題時,除了要用到磁感應強度外,常常還要討論穿過某一面積的磁力線數(shù)目,稱做磁通量,簡稱磁通,用 Φ 示。磁通量的單位是韋伯,用Wb表示,以前還有麥克斯韋有Mx表示。如果磁場中某處的磁感應強度為B,在該處有一塊與磁通垂直的面,它的面積為S,則穿過它的磁通量就是:
Φ = BS
式中磁通量的單位是麥克斯韋(Mx)。
磁感應強度B的單位是高斯(Gs);面積S的單位是平方厘米;或者:
磁感應強度B的單位是特斯拉(T);面積S的單位是平方米。
勵磁被撤銷后磁芯所保持的被磁化磁通,和剩余磁通密度是兩個概率。若磁芯沒有飽和,當磁場強度降為零時的磁感應強度B為剩余磁通。
當磁場強度H足夠大,使鐵芯飽和后,磁場強度H單調(diào)下降,磁感應強度也減小,磁場強度H降為零時的磁感應強度B,稱為剩磁,一般用符號Br表示。若鐵芯沒有飽和,磁場強度H降低至零時,對應的磁感應強度B就稱為剩余磁通密度。
可以發(fā)現(xiàn):
1、剩磁是剩余磁通密度的一種特例。
2、剩磁由鐵芯的特性決定,固定的鐵芯,特定條件下,只有一個剩磁,具有單值性,而剩余磁通密度可以有無數(shù)個,不能體現(xiàn)鐵芯的特性。
磁性能的測量對磁體生產(chǎn)廠家和使用客戶來說,都是一個很重要的問題。磁體的精確測量,應使用測試儀;但在對大量產(chǎn)品的測試中,人們更多的使用的是測試磁體的表場,但表場究竟是一個什么概念?與靜態(tài)測試有何聯(lián)系?如何正確評價表場值?值得探討。對于磁體表場的理論計算,據(jù)電磁理論
方塊類磁體表場計算長度為L、寬度為W、高度為T、x是測試點離磁體表面的距離。
表場計算的理論公式描述了磁體表場隨參量的變化規(guī)律,但與實際測量值有一定的差別,故實際我們在計算時可在其理論值計算的基礎上加一修正系數(shù):一般我們?nèi)?.8-0.9,或采用一些更與實際相接近的經(jīng)驗公式。