1. Magnetisk induksjonsintensitet
Magnetisk induksjonsintensitet er en fysisk størrelse som brukes til å beskrive egenskapene til magnetfeltet, uttrykt ved B, retningen til B i et punkt i magnetfeltet er retningen til magnetfeltet ved punktet, og størrelsen på B indikerer styrken til magnetfeltet ved punktet.
I SI-systemet av enheter (International System of Units) er enheten for magnetisk induksjonsstyrke [volt · sekund/meter 2], og [volt]·[sekund] kalles Weber, så enheten for magnetisk induksjonsstyrke kalles [Weber/meter 2] eller [Tesla], referert til som [T], i CGSM-systemet av enheter, er enheten for magnetisk induksjonsstyrke [Gauss]. Enhetene er angitt med symboler: V er [volt], s er [sekunder], m er [meter], Wb er [Weber], T er [T], Gs er [Gauss], mT er [millitt].
1T=1Wb/m2=104Gs=103mT (1)
2, magnetisk kraftlinje, magnetisk fluks og magnetisk flukskontinuitetsteorem
Magnetfelt er avbildet grafisk med magnetfeltlinjer. De magnetiske feltlinjene til forskjellige magnetfelt generert av strøm er vist i figur 1. Magnetiske feltlinjer er hodeløse og haleløse lukkede linjer som omgir strømmen, og strømretningen og returretningen til magnetfeltlinjen samsvarer med høyre side regel.
Vi spesifiserer at tangentretningen til ethvert punkt på magnetfeltlinjen er retningen til magnetfeltet (dvs. B) på det punktet, og at antall magnetfeltlinjer per arealenhet vinkelrett på B-vektoren er lik størrelsen på B-vektoren på det punktet. Med andre ord, der magnetfeltet er sterkt, er magnetfeltlinjen tettere, og der magnetfeltet er svakt, er magnetfeltlinjen tynnere.
Det totale antallet linjer med magnetisk kraft som går gjennom en overflate kalles den magnetiske fluksen som går gjennom overflaten og er representert ved Φ. Beregningen av magnetisk fluks er vist i figur 2. Arealelementet tas på overflaten, og det dannes en θ-vinkel mellom retningen til dens normallinje og retningen til punktet B. Den magnetiske fluksen til elementet som passerer gjennom området er:
dφ=B×cosθ×ds (2)
Så den totale fluksen av S gjennom overflaten er
φ=# B×cosθ×ds (3)
Når B er uniform og S er et plan og vinkelrett på B, er den magnetiske fluksen gjennom S-planet:
φ = B×S (4)
Dette er et forhold som ofte brukes i magnetiske målinger.
Kontinuerlig fluksteorem: Når S-planet er en lukket overflate, fordi magnetfeltlinjen er en lukket linje, må magnetfeltlinjen gjennom den lukkede overflaten gå gjennom de andre delene av den lukkede overflaten, slik at den totale magnetiske fluksen gjennom enhver lukket overflate må være lik null. For å vite:
φ=# Bcosθds=0 (5)
Enheten for den magnetiske fluksen er [Weber] i SI-systemet av enheter, [Maxwell] i CGSM-systemet av enheter, og forkortelsen [Mai] symbolet er representert av Mx.
1Wb=108Mx (6)
3, magnetisk feltstyrke, permeabilitet og ampere-loop lov
Magnetisk feltstyrke er en fysisk størrelse introdusert for å lette analysen av forholdet mellom magnetfelt og strøm, det er også en vektor, uttrykt ved H, dens forhold til magnetisk induksjonsintensitet er:
H = B/μ (7)
Hvor: μ er permeabiliteten til det magnetiske mediet, bestemt av naturen til det magnetiske mediet
Avtalt. I SI-enheter er permeabiliteten til et vakuum:
μ0=4π×10-7 Henry/m (8)
Enheten for H er [ampere/meter], i CGSM-systemet av enheter, er permeabiliteten til et vakuum 1, og enheten for H er [Oster], en forkortelse for [Ao]. Enhetene er representert med symboler: A er [ampere], Oe er [O], og H er [Henry].
1A/m=4π×10-3 Oe (9)
Amperes løkkelov: I et magnetfelt følger H-vektoren en vilkårlig lukket kurve
Linjeintegralet til sigma er lik den algebraiske summen av strømmene som er innelukket i denne lukkede kurven. For å vite:
# H×cos ×dl=∑I (10)
Hvor: er vinkelen mellom tangentretningen til kurven og magnetfeltretningen til punktet.
Ved å bruke Ampere-løkkeloven kan vi enkelt beregne magnetfeltet som genereres av en strøm med en viss romsymmetri. Beregn for eksempel magnetfeltstyrken ved P-punktet inne i en jevnt tett viklet sirkulær solenoid, som vist i figur 4. Ta de konsentriske sirklene med radius r gjennom punktet P som den lukkede integralkurven. På grunn av symmetriforholdet er den magnetiske feltstyrken i hvert punkt rundt den konsentriske sirkelen lik, og retningen til den magnetiske feltstyrken er langs tangentretningen til den konsentriske sirkelen, det vil si=0, så:
# H×cos ×dl=H*2πr=NI (11)
Så magnetfeltstyrken ved punktet P: H=NI/ (2πr)
Hvor N er antall svingninger. Fra dette forholdet kan man se at styrken til magnetfeltet kun bestemmes av fordelingen av strømmen som genererer magnetfeltet, og har ingenting å gjøre med magnetmediets egenskaper.