1. Magnetische inductie-intensiteit
De intensiteit van magnetische inductie is een fysieke grootheid die wordt gebruikt om de eigenschappen van het magnetische veld te beschrijven, uitgedrukt door B. De richting van B op een punt in het magnetische veld is de richting van het magnetische veld op dat punt, en de grootte van B geeft de sterkte van het magnetische veld op dat punt aan.
In het SI-systeem van eenheden (International System of Units) is de eenheid van magnetische inductiesterkte [volt · seconde/meter 2], en [volt] · [seconde] wordt Weber genoemd, dus de eenheid van magnetische inductiesterkte wordt [Weber/meter 2] of [Tesla] genoemd, aangeduid als [T], in het CGSM-systeem van eenheden is de eenheid van magnetische inductiesterkte [Gauss]. De eenheden worden aangeduid met symbolen: V is [volt], s is [seconden], m is [meter], Wb is [Weber], T is [T], Gs is [Gauss], mT is [milliet].
1T=1Wb/m2=104Gs=103mT (1)
2, magnetische krachtlijn, magnetische flux en magnetische fluxcontinuïteitsstelling
Magnetisch veld wordt grafisch weergegeven met magnetische veldlijnen. De magnetische veldlijnen van verschillende magnetische velden die door stroom worden gegenereerd, worden weergegeven in Figuur 1. Magnetische veldlijnen zijn gesloten lijnen zonder kop en zonder staart die de stroom omringen, en de richting van de stroom en de richting van de terugkeer van de magnetische veldlijn voldoen aan de rechterhandregel.
We specificeren dat de raaklijn van elk punt van de magnetische veldlijn de richting is van het magnetische veld (d.w.z. B) op dat punt, en dat het aantal magnetische veldlijnen per oppervlakte-eenheid loodrecht op de B-vector gelijk is aan de grootte van de B-vector op dat punt. Met andere woorden, waar het magnetische veld sterk is, is de magnetische veldlijn dichter, en waar het magnetische veld zwak is, is de magnetische veldlijn dunner.
Het totale aantal lijnen van magnetische kracht die door een oppervlak gaan, wordt de magnetische flux genoemd die door het oppervlak gaat en wordt weergegeven door Φ. De berekening van de magnetische flux wordt weergegeven in Figuur 2. Het oppervlakte-element wordt op het oppervlak genomen en er wordt een θ-hoek gevormd tussen de richting van de normaallijn en de richting van B van het punt. De magnetische flux van het element dat door het gebied gaat, is:
dφ=B×cosθ×ds (2)
De totale flux van S door het oppervlak is dus
φ=# B×cosθ×ds (3)
Wanneer B uniform is en S een vlak is en loodrecht op B staat, is de magnetische flux door het S-vlak:
φ = B×S (4)
Dit is een relatie die vaak wordt gebruikt bij magnetische metingen.
Continue flux-stelling: Wanneer het S-vlak een gesloten oppervlak is, omdat de magnetische veldlijn een gesloten lijn is, moet de magnetische veldlijn door het gesloten oppervlak door de andere delen van het gesloten oppervlak gaan, dus de totale magnetische flux door elk gesloten oppervlak moet gelijk zijn aan nul. Namelijk:
φ=# Bcosθds=0 (5)
De eenheid van de magnetische flux is [Weber] in het SI-systeem van eenheden, [Maxwell] in het CGSM-systeem van eenheden, en de afkorting [Mai] wordt weergegeven door Mx.
1Wb=108Mx (6)
3, magnetische veldsterkte, permeabiliteit en ampère-luswet
Magnetische veldsterkte is een fysieke grootheid die wordt geïntroduceerd om de analyse van de relatie tussen magnetisch veld en stroom te vergemakkelijken. Het is ook een vector, uitgedrukt door H. De relatie met de magnetische inductie-intensiteit is:
H = B/μ (7)
Waarbij: μ de permeabiliteit van het magnetische medium is, bepaald door de aard van het magnetische medium
Akkoord. In SI-eenheden is de permeabiliteit van een vacuüm:
μ0=4π×10-7 Hendrik/m (8)
De eenheid van H is [ampère/meter], in het CGSM-systeem van eenheden is de permeabiliteit van een vacuüm 1, en de eenheid van H is [Oster], een afkorting van [Ao]. De eenheden worden weergegeven door symbolen: A is [ampère], Oe is [O], en H is [Henry].
1A/m=4π×10-3 Oe (9)
Wet van Ampère: In een magnetisch veld volgt de H-vector een willekeurig gesloten curve
De lijnintegraal van sigma is gelijk aan de algebraïsche som van de stromen die in deze gesloten kromme zijn ingesloten. Namelijk:
# H×cos×dl=∑I (10)
Waarbij: de hoek is tussen de raaklijn van de curve en de magnetische veldrichting van het punt.
Door de Ampere-luswet te gebruiken, kunnen we eenvoudig het magnetische veld berekenen dat wordt gegenereerd door een stroom met een bepaalde ruimtelijke symmetrie. Bereken bijvoorbeeld de magnetische veldsterkte op het P-punt in een gelijkmatig strak gewonden cirkelvormige solenoïde, zoals weergegeven in Afbeelding 4. Neem de concentrische cirkels met straal r door punt P als de gesloten integrale curve. Vanwege de symmetrierelatie is de magnetische veldsterkte op elk punt rond de concentrische cirkel gelijk en is de richting van de magnetische veldsterkte langs de raaklijn van de concentrische cirkel, dat wil zeggen=0, dus:
# H×cos×dl=H*2πr=NI (11)
Dus de magnetische veldsterkte in punt P: H=NI/ (2πr)
Waarbij N het aantal windingen is. Uit deze relatie blijkt dat de sterkte van het magnetische veld alleen wordt bepaald door de verdeling van de stroom die het magnetische veld genereert, en niets te maken heeft met de eigenschappen van het magnetische medium.