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	<title>磁场强度</title>
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	<title>磁场强度</title>
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		<title>磁场强度(磁场性质)</title>
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		<dc:creator><![CDATA[健康财富规划师]]></dc:creator>
		<pubDate>Tue, 29 Nov 2022 04:31:33 +0000</pubDate>
				<category><![CDATA[知识]]></category>
		<category><![CDATA[磁场强度]]></category>
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					<description><![CDATA[磁场强度在历史上最先由磁荷观点引出。类比于电荷的库仑定律，人们认为自然界存在正负两种磁荷，并提出磁荷的库仑定律。单位正电磁荷在磁场中所受的力被称为磁场强度(符号为H)。后来安培提出...]]></description>
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<article>
<p>磁场强度在历史上最先由磁荷观点引出。类比于电荷的库仑定律，人们认为自然界存在正负两种磁荷，并提出磁荷的库仑定律。单位正电磁荷在磁场中所受的力被称为磁场强度(符号为H)。后来安培提出分子电流假说，认为并不存在磁荷，磁现象的本质是分子电流。自此磁场的强度多用磁感应强度(符号为B)表示。</p>
<p>历史上磁场强度H是从磁荷观点定义的。磁荷观点是从研究永磁铁相互作用问题中总结出来的。</p>
<p>磁场强度描写磁场性质的物理量。</p>
<p>虽然很早以前，人类就已知道磁石和其奥妙的磁性，最早出现的几个学术性论述之一，是由法国学者皮埃·德马立克（Pierre de Maricourt）于公元1269年写成。</p>
</article>
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<article>
<h1>基本释义</h1>
<div></div>
<p>磁场强度描写磁场性质的物理量。用H表示。其定义式为，式中B是磁感应强度，M是磁化强度，μ0是真空中的磁导率，μ0=4π×10-7特斯拉·米/安。H的单位是安/米。在高斯单位制中H的单位是奥斯特。1安/米=4π×10-3奥斯特。</p>
<p>历史上磁场强度H是从磁荷观点定义的。磁荷观点是从研究永磁铁相互作用问题中总结出来的。当时还不知道磁性与电流的关系，由于条形磁铁有N、S两极，且同性磁极相斥，异性磁极相吸，这一点与正、负电荷之间的相互作用很相似，于是把永磁体与带电体相比较，假设磁极是由磁荷分布形成的。N极上的磁荷叫正磁荷，S极上的磁荷叫负磁荷。同性磁荷相斥，异性磁荷相吸。当磁极本身的线度比正、负磁极间的距离小很多时，磁极上的磁荷称为点磁荷。</p>
<p>库仑通过实验得到两个点磁荷之间相互作用力的规律，称为磁库仑定律，表示为，式中k是比例系数，与式中各量的单位选取有关，qm1、qm2表示每个点磁荷的数值，γ是两个点磁荷之间的距离，是两者连线上的单位矢。按照磁荷观点，仿照电场强度的定义规定磁场强度H是这样一个矢量：其大小等于单位点磁荷在磁场中某点所受的力，其方向为正磁荷在该点所受磁场力的方向。表为H=Fm/qm0，式中qm0是试探点磁极的磁荷，Fm为qm0在磁场中所受的磁力。</p>
<p>显然，与点电荷的电场强度公式相对应，点磁荷的磁场强度公式为H=κqm/γ2r。从磁荷观点把H称为磁场强度是合理的，它与E相对应。从分子电流观点，磁场是电流(运动电荷)产生的，并给电流(运动电荷)以作用力。从电流元、运动电荷等在磁场中受力的角度反映磁场的性质定义B(B=F最大/I2dl2，B=F最大/qv⊥)。</p>
<p>显然，此时B是与电场强度E对应的。B本应叫磁场强度，由于磁场强度一词历史上已被H占用了，所以将B叫磁感应强度。磁荷观点在历史上完全是在与电荷类比中提出的，实验上并没有找到单独存在的磁荷。1931年狄拉克从量子力学观点提出磁单极的存在，当前仍未找到它，但也没有否定它的存在，尚属于研究课题。分子电流观点和磁荷观点二者微观模型不同，但宏观结果完全一样。不管磁荷是否存在，在讨论永磁问题中采用磁荷观点往往比较简便，至今仍有应用价值。</p>
<p>在顺磁质和抗磁质中式B=μH成立。由式可知B与H成正比且方向一致。在H具有一定对称性的情况下，可用有介质存在时的安培环路定理求得H，再用上式求得B。这种方法也可用来近似计算软铁磁材料中的H、B。在硬磁材料中一般H、B、M方向均不同，它们之间的关系只能用式H=B/μ0-M表示。</p>
<div></div>
<h1>计算公式</h1>
<p>定义</p>
<p>磁荷意义下，磁场强度的定义为：</p>
<p>与电场强度类似。</p>
<p>在介质中，磁场强度则通常被定义为：</p>
<p>式中为磁化强度。</p>
<p>在国际单位制（SI）中，磁场强度的单位为安[培]/米（），量纲为；在高斯单位制（CGS）中，磁场强度单位是奥[斯特]（）。1安/米相当于奥。</p>
<p>简易定义：把磁场中某点磁感应强度B与介质磁导率μ的比值叫作该点的磁场强度。</p>
<p>磁场强度由磁感应强度与磁导率定义而来，起辅助作用，重要的是理解后两者。</p>
<p>介质中的磁场强度</p>
<p>在恒定磁场中磁场强度的闭合环路积分仅与环路所链环的传导电流有关而不含束缚分子电流，即</p>
</p>
<p>在真空中，磁场强度</p>
<p>当有磁介质时，</p>
<p>在其内部</p>
<p>而，故式中为磁化率；为磁化强度，。</p>
<p>麦克斯韦方程组</p>
<p>在时变电磁场中，磁场强度的闭合环路积分与环路所链环的全电流有关，但仍不包括束缚分子电流，即</p>
</p>
<p>全电流由传导电流与位移电流组成。此式的微分形式为</p>
<p>式中为传导电流密度；</p>
</p>
<p>为电位移矢量的时间变化率，即位移电流密度，其面积积分为。</p>
<p>磁路中磁场强度的计算公式</p>
<p>磁场强度的计算公式：</p>
<p>其中H为磁场强度，单位为A/m；N为励磁线圈的匝数；I为励磁电流（测量值），单位为A；Le为测试样品的有效磁路长度，单位为m。</p>
<h1>历史</h1>
<div></div>
<p>虽然很早以前，人类就已知道磁石和其奥妙的磁性，最早出现的几个学术性论述之一，是由法国学者皮埃·德马立克（Pierre de Maricourt）于公元1269 年写成。德马立克仔细标明了铁针在块型磁石附近各个位置的定向，从这些记号，又描绘出很多条磁场线。他发现这些磁场线相会于磁石的相反两端位置，就好像地球的经线相会于南极与北极。因此，他称这两位置为磁极。几乎三个世纪后，威廉·吉尔伯特主张地球本身就是一个大磁石，其两个磁极分别位于南极与北极。出版于1600年，吉尔伯特的巨著《论磁石》（De Magnete）开创磁学为一门正统科学学术领域。</p>
<p>于1824年，西莫恩·泊松发展出一种物理模型，比较能够描述磁场。泊松认为磁性是由磁荷产生的，同类磁荷相排斥，异类磁荷相吸引。他的模型完全类比现代静电模型；磁荷产生磁场，就如同电荷产生电场一般。这理论甚至能够正确地预测储存于磁场的能量。</p>
<p>尽管泊松模型有其成功之处，这模型也有两点严峻瑕疵。第一，磁荷并不存在。将磁铁切为两半，并不会造成两个分离的磁极，所得到的两个分离的磁铁，每一个都有自己的指南极和指北极。第二，这模型不能解释电场与磁场之间的奇异关系。</p>
<p>于1820年，一系列的革命性发现，促使开启了现代磁学理论。首先，丹麦物理学家汉斯·奥斯特于7月发现载流导线的电流会施加作用力于磁针，使磁针偏转指向。稍后，于9月，在这新闻抵达法国科学院仅仅一周之后，安德烈-玛丽·安培成功地做实验展示出，假若所载电流的流向相同，则两条平行的载流导线会互相吸引；否则，假若流向相反，则会互相排斥。紧接着，法国物理学家让-巴蒂斯特·毕奥和菲利克斯·沙伐于10月共同发表了毕奥-萨伐尔定律；这定律能够正确地计算出在载流导线四周的磁场。</p>
<p>1825年，安培又发表了安培定律。这定律也能够描述载流导线产生的磁场。更重要的，这定律帮助建立整个电磁理论的基础。于1831年，麦可·法拉第证实，随着时间演进而变化的磁场会生成电场。这实验结果展示出电与磁之间更密切的关系。</p>
<p>从1861年到1865之间，詹姆斯·麦克斯韦将经典电学和磁学杂乱无章的方程加以整合，发展成功麦克斯韦方程组。最先发表于他的1861年论文《论物理力线》，这方程组能够解释经典电学和磁学的各种现象。在论文里，他提出了“分子涡流模型”，并成功地将安培定律加以延伸，增加入了一个有关于位移电流的项目，称为“麦克斯韦修正项目”。</p>
<p>由于分子涡包具有弹性，这模型可以描述电磁波的物理行为。因此，麦克斯韦推导出电磁波方程。他又计算出电磁波的传播速度，发现这数值与光速非常接近。警觉的麦克斯韦立刻断定光波就是一种电磁波。后来，于1887年，海因里希·赫兹做实验证明了这事实。麦克斯韦统一了电学、磁学、光学理论。</p>
<div></div>
<p>虽然，有了极具功能的麦克斯韦方程组，经典电动力学基本上已经完备，在理论方面，二十世纪带来了更多的改良与延伸。阿尔伯特·爱因斯坦，于1905年，在他的论文里表明，电场和磁场是处于不同参考系的观察者所观察到的同样现象（帮助爱因斯坦发展出狭义相对论的思想实验，关于其详尽细节，请参阅移动中的磁铁与导体问题）。后来，电动力学又与量子力学合并为量子电动力学。</p>
</article>
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                                    </div>
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