一、磁感應強度的定義
磁感應強度B是描述磁場強弱的一種矢量,單位叫特斯拉,符號為T,磁場中某點的磁感應強度方向就是置于該點的磁針N極的指向,大小可用垂直于磁場方向的通電導線所受的磁場力F與電流和導線長度的乘積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(一小段長度的電流,長度記為ΔL或者dL,電流強度記為I)在空間任意一點激發的磁場。
電流元IdL在空間某點P處產生的磁感應強度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點的距離r的平方成反比。
dB=k*I*dL*sinθ/r^2(k=μ/4π,μ為磁導率)
畢奧薩伐爾定律是計算電流產生的磁感應強度的基礎。
三、幾種典型電流產生的磁感應強度
通過畢奧薩伐爾定律計算磁感應強度需要用到微積分知識,對于自學過高等數學的同學來說并不算困難,高中奧賽僅要求了解以下幾種典型電流產生的磁感應強度分布,所以本文直接給出結論,對推導過程感興趣的同學可以先掌握微積分知識再自行驗證。
1、無限長直電流的磁場
設在真空中有一無限長的通有電流I的直導線,離直導線距離為r的P點的磁感應強度
B=(μ/2π)*(I/r)
2、載流圓線圈圓心處的磁場
半徑為R的圓形線圈,通以電流I,,則圓心處的磁感應強度為
B=(μ/2)*(I/R)
3、載流直螺線管內部的磁場
設螺線管通電電流為I,每單位長度管上有n匝線圈,則螺線管內部的磁場為勻強磁場,處處大小相等方向相同,磁感應強度
B=μnI
另,對于長螺線管的軸線端點,磁感應強度是內部磁感應強度的一半,即
B1=1/2*B
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