磁通量

電磁學單位

設在磁感應強度為B的勻強磁場中,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為點積,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。

簡介


設在磁感應強度為B的勻強磁場中,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為點積,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


表示磁場分佈情況的物理量。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為點積,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
磁通量
磁通量
平面垂直。如圖,當S與B的垂面存在夾角θ時,Φ=B·S·cosθ。

單位


國際單位制中,
磁通量
磁通量
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*m=1V*S,是標量,但有正負,正負僅代表穿向。
韋伯可以用法拉第電磁感應定律來推導。1韋伯=10(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。
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為電場強度, ρ為自由電荷的密度(不包括在物料中被束縛的雙極
磁通量
磁通量
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。
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。