恒定磁场

[拼音]：hengding cichang

[外文]：steady magnetic field

恒定电流周围空间中存在的一种特殊形态的物质。磁场的基本特征是对置于其中的电流有力的作用。永久磁铁的磁场也是恒定磁场。按照A.-M.安培给定的概念，这种磁场可以看作是由分子尺度上的等效电流所引起的。

磁通密度

表示磁场的基本物理量之一。又称磁感应强度B。B为矢量，在国际单位制中其单位为特(斯拉)(T)。根据安培的实验，电流元Idl与I┡dl┡之间的作用力与它们之间的距离平方成反比，每一个电流元上受力与所在处的磁通密度B成正比，又根据华奥-萨伐尔提出的公式，有

dF＝Idl×B

及

式中μ₀为真空的磁导率，r ⁰为由Idl指向I┡dl的单位矢量，r 为两电流元之间的距离。前一公式为安培力公式，后式即毕奥－萨伐尔定律。

磁场性质

磁场可以用磁力线描述。若认为磁场是由电流产生的，按照毕奥-萨伐尔定律，磁力线都是闭合曲线，这一性质称为磁通连续性定理。其数学表示式为

式中S为任一闭合面，即穿出任一闭合面的磁通代数和为零。上式的微分形式是

墷·B＝0

式中墷·为散度算符。这是磁场的基本性质之一，称为无散性。

磁场中的介质

磁场对在其中的磁介质产生磁化作用，即在磁场的作用下介质中出现分子电流。总的磁场由自由电流与分子电流共同产生。永磁铁本身有自发的磁化，因而不需要外界自由电流也能产生磁场。磁介质的磁化程度用磁化强度M表征。可定义磁场强度H 为

H＝B/μ₀－M

或

B＝μ₀H＋M＝μH

后式称为磁介质的本构方程。式中 μ为磁介质的磁导率。将μ写为μ₀μ_r，μ₀为真空磁导率，μ_r为磁介质的相对磁导率。

安培环路定律

磁场强度H沿闭合回路的积分，等于穿过该回路所限定的面上的自由电流。这里回路的方向与电流的正向按右螺旋规则选定。这一性质表示为

这就是安培环路定律。其微分形式为

墷×H＝J

式中J 为自由电流密度。此式及上式表明，磁场属于有旋场。

磁矢位

对于有旋场，根据数学理论可以引入矢量位函数A来描述，称A为矢量磁位，它满足

B＝墷×A

但是，由上式并不能唯一地决定A，因此对恒定磁场还时常限定墷·A=0。在均匀、各向同性、线性的磁介质中有

墷²A＝－μJ

根据磁场中的J和边界条件求出A和B以通过上式计算磁场。

磁场能量

根据M.法拉第与J.C.麦克斯韦的理论，磁场中储存有能量，能量密度为。这个能量在磁场的建立及消失过程中将与其他能量形式发生转化或者以电磁辐射形式向外传播。

相关推荐: 恒定磁场