大学物理求磁场强度
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发布时间：2022-04-22 06:22
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时间：2023-09-11 00:21
磁场强度在历史上最先由磁荷观点引出。类比于电荷的库仑定律，人们认为存在正负两种磁荷，并提出磁荷的库仑定律。单位正点磁荷在磁场中所受的力被称为磁场强度H。后来安培提出分子电流假说，认为并不存在磁荷，磁现象的本质是分子电流。自此磁场的强度多用磁感应强度B表示。但是在磁介质的磁化问题中，磁场强度H作为一个导出的辅助量仍然发挥着重要作用。
磁场强度描写磁场性质的物理量。用H表示。其定义式为H=B/μ0-M，式中B是磁感应强度，M是磁化强度，μ0是真空中的磁导率，μ0=4π×10-7韦伯/(米·安)。H的单位是安/米。在高斯单位制中H的单位是奥斯特。1安/米=4π×10-3奥斯特。[1]
历史上磁场强度H是从磁荷观点定义的。磁荷观点是从研究永磁铁相互作用问题中总结出来的。当时还不知道磁性与电流的关系，由于条形磁铁有N、S两极，且同性磁极相斥，异性磁极相吸，这一点与正、负电荷之间的相互作用很相似，于是把永磁体与带电体相比较，假设磁极是由磁荷分布形成的。N极上的磁荷叫正磁荷，S极上的磁荷叫负磁荷。同性磁荷相斥，异性磁荷相吸。当磁极本身的线度比正、负磁极间的距离小很多时，磁极上的磁荷称为点磁荷。[1]
库仑通过实验得到两个点磁荷之间相互作用力的规律，称为磁库仑定律，表示为Fm=κqm1qm2/γ2r，式中κ是比例系数，与式中各量的单位选取有关，qm1、qm2表示每个点磁荷的数值，γ是两个点磁荷之间的距离，γ是两者连线上的单位矢。按照磁荷观点，仿照电场强度的定义规定磁场强度H是这样一个矢量：其大小等于单位点磁荷在磁场中某点所受的力，其方向为正磁荷在该点所受磁场力的方向。表为H=Fm/qm0，式中qm0是试探点磁极的磁荷，Fm为qm0在磁场中所受的磁力。显然，与点电荷的电场强度公式E=1/4πεθq/γ2r相对应，点磁荷的磁场强度公式为H=κqm/γ2r。从磁荷观点把H称为磁场强度是合理的，它与E相对应。从分子电流观点，磁场是电流(运动电荷)产生的，并给电流(运动电荷)以作用力。从电流元、运动电荷等在磁场中受力的角度反映磁场的性质定义B(B=F最大/I2dl2，B=F最大/qv⊥)。显然，此时B是与电场强度E对应的。B本应叫磁场强度，由于磁场强度一词历史上已被H占用了，所以将B叫磁感应强度。磁荷观点在历史上完全是在与电荷类比中提出的，实验上并没有找到单独存在的磁荷。1931年狄拉克从量子力学观点提出磁单极的存在，当前仍未找到它，但也没有否定它的存在，尚属于研究课题。分子电流观点和磁荷观点二者微观模型不同，但宏观结果完全一样。不管磁荷是否存在，在讨论永磁问题中采用磁荷观点往往比较简便，至今仍有应用价值。
在顺磁质和抗磁质中式B=μH成立。由式可知B与H成正比且方向一致。在H具有一定对称性的情况下，可用有介质存在时的安培环路定理求得H，再用上式求得B。这种方法也可用来近似计算软铁磁材料中的H、B。在硬磁材料中一般H、B、M方向均不同，它们之间的关系只能用式H=B/μ0-M表示。
定义
磁荷意义下，磁场强度的定义为：
与电场强度类似。
在介质中，磁场强度则通常被定
义为：[2]
式中
为磁化强度。
在国际单位制（SI）中，磁场强度的单位为安[培]/米（
），量纲为
；在高斯单位制（CGS）中，磁场强度单位是奥[斯特]（
）。1安/米相当于
奥。[2]
简易定义：把磁场中某点磁感应强度B与介质磁导率μ的比值叫作该点的磁场强度。
磁场强度由磁感应强度与磁导率定义而来，起辅助作用，重要的是理解后两者。
介质中的磁场强度
在恒定磁场中磁场强度的闭合环路积分仅与环路所链环的传导电流
有关而不含束缚分子电流，即[3]
在真空中，磁场强度
当有磁介质时，
在其内部
而
,故式中
为磁化率；
为磁化强度，
。
麦克斯韦方程组
在时变电磁场中，磁场强度的闭合环路积分与环路所链环的全电流有关，但仍不包括束缚分子电流，即
全电流由传导电流
与位移电流
组成。此式的微分形式为[2]
式中
为传导电流密度；
为电位移矢量
的时间变化率，即位移电流密度，其面积积分为
。
磁路中磁场强度的计算公式
磁场强度的计算公式：
其中H为磁场强度，单位为A/m；N为励磁线圈的匝数；I为励磁电流（测量值），单位为A；Le为测试样品的有效磁路长度，单位为m。
希望我能帮助你解疑释惑。
