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正在进行安全检测...

发布时间：2023-11-26 22:14:34 来源：文档文库

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磁感应强度B与磁场强度H的区别，联系与物理意义从前学普物的时候，提到了磁感应强度B与磁场强度H这两个概念。因为一直疏于思考，没有仔细想过两者的异同。教材里说，H是人为引入的定义，没有物理意义，也没有多想，全盘接受。至于教材提到的关于H与B谁更基本的争论，我只记住了这个事实，并没有想为什么，很是惭愧，更没有想过为什么这么称呼它们。过去的一年里，逐渐理解固体里的故事，现在回想起来，才理顺清楚它们的意义。简言之，H是外场，B总场，它们单位不同仅仅是由于来源不同：前者通过电流的磁效应得到，后者通过带电粒子在磁场中的运动定义。B比H更加基本，是由于电流本身就是带电粒子的运动产生，所以粒子模型比电流模型更加基本。想我们处于19世纪，暂时只知道磁场是由磁铁产生，也知道牛顿力学，但尚不知道怎么物理上定义“磁场”的大小。1.H来源于Ampere定律。Ampere通做电流做实验，发现长直导线外，到导线距离相等的点，“磁场”大小相同；距离不同的点，“磁场”强度随着距离成反比。这里所谓的“磁场”大小是通过小磁针扭转力矩等力学方式得到的。这样，通过力学测量和已有的电流强度的定义，即可定义一个物理量H，满足2*pi*R*H=I。推广后就是Ampere环路定律。此时无需真空磁导率μ0，因为只要知道电流I就能定义H这个物理量。2.B来源于带电粒子的受力。对于一定速度的粒子，加上H磁场，通过轨道测量以及牛顿力学，你可以测出粒子受的力。你发现受的力和电荷数q以及速度成正比，也和H成正比，但是力F并不直接等于qvH，而是还差一个因子：F=A*q*vⅹH，A只是个待定因子，暂未赋予物理意义。3.磁导率如何引入。这样，H是电流外加给的磁场，通过粒子受力，直接定义一个粒子感受到的磁场，叫它B，为了使得F=qvⅹB成立。即，外施H场，粒子运动感受到的却是B场，这就可以定1/3
义磁导率miu=B/H，“率”即比例的意思。磁导率，就是粒子运动（受力）与外界磁的比例，描述前者随着后者的响应。磁导率大，那么同样大的外加磁场H使得粒子受力的响应（如偏转）也越大；磁导率如果为零（不导磁），那么多大的磁场也不会使得粒子有偏转等力学反应，磁导率如果近乎无限大，你只要加一丁点外磁场H，粒子就已经偏转的不亦乐乎。磁导率=粒子的响应/外加的场。这个式子有着深刻背景，正是理论物理里线性响应理论的雏形。此外，粒子处于真空中的时候，这个miu是一个与任何物理量都无关的常数，这正是真空磁导率。4.小结。H与B单位的不同，仅仅是由于最开始研究力学用的单位，和开始研究电荷、电流的单位完全独立，导致的一种单位换算。H从I得来，B从F得来，所以看到的是“施H”与“受B”的关系。实际过程还要复杂些，因为先研究的是电场的情形，然后导出了磁场下的情况，所以我们看到的μ0是个漂亮的严格值，而真空介电常数，另一种线性响应确实是一个长长的实验数字。5.方便的高斯制。既然知道了B与H单位不同只是由于电流和牛顿力学导致的，现在为了简化，将二者化为相同单位：B=H；这样我们就得到了电磁学里更常用的高斯单位制。如果需要换算，随时添加磁导率即可。6.磁化。刚才只考虑单粒子对于磁场的响应。进一步研究介质对于磁场的响应，从石墨烯，到金属玻璃。逻辑如下：现在通过电流I，把磁场H加到某种材料当中，在材料中的某个带电粒子受到磁场的响应，当然是与这个点的总磁场有关。外加场H穿进材料后，材料受H影响产生了一些附加场，在该点处的磁场不再是H了。受外界磁场影响使得材料里也有内部额外磁场的过程，叫它“磁化”。我们希望一件事物更加具体，就说把它具体化，同样，希望一块材料里面有更多额外磁场，就说把它“磁化”。7.磁化率。我们把产生的额外磁场大小叫做M。与磁导率一样，为了研究这个额外的感生磁场M与外加场H的关系，我们定义磁化率χ=M/H.磁化率大，说明同样大的外磁场，能产生更多的内在额外磁场；磁化率为很小，说即使外加磁场很大，里面的材料也“懒得理它”，只有微弱的响应。这里2/3

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