定義:設在磁感應強度為B的勻強磁場中,有一個面積為S且與磁場方向垂直的平面,磁感應強度B與面積S的乘積,叫做穿過這個平面的磁通量,簡稱磁通。
公式:Φ=BS,適用條件是B與S平面垂直。如中間圖,當S與B的垂面存在夾角θ時,Φ=B·S·COSθ。Φ讀“斐”(來自現(xiàn)代漢語詞典第五版)。
單位:在國際單位制中,磁通量的單位是韋伯Weber,符號是Wb,1Wb=1T*m^2;=1V*S,是標量,但有正負,正負僅代表穿向。
意義:磁通量的意義可以用磁感線形象地加以說明.我們知道在同一磁場的圖示中,磁感線越密的地方,也就是穿過單位面積的磁感線條數(shù)越多的地方,磁感應強度B越大。因此,B越大,S越大,穿過這個面的磁感線凈條數(shù)就越多,磁通量就越大。過一個平面若有方向相反的兩個磁通量,這時的合磁通為相反方向磁通量的代數(shù)和(即相反合磁通抵消以后剩余的磁通量)。
通過某一平面的磁通量的大小,可以用通過這個平面的磁感線的條數(shù)的多少來形象地說明。在同一磁場中,磁感應強度越大的地方,磁感線越密。因此,B越大,S越大,磁通量就越大,意味著穿過這個面的磁感線條數(shù)越多。
表示磁場分布情況的物理量。通過磁場中某處的面元dS的磁通量dΦB定義為該處磁感應強度的大小B與dS在垂直于B方向的投影dScosθ的乘積,即dFB =BdScosθ式中θ是面元的法線方向n與磁感應強度B的夾角。磁通量是標量,θ<90°為正值,θ>90°為負值。通過任意閉合曲面的磁通量 ΦB 等于通過構成它的那些面元的磁通量的代數(shù)和,即對于閉合曲面,通常取它的外法線矢量(指向外部空間)為正。
磁場的高斯定理指出,通過任意閉合曲面的磁通量為零,即它表明磁場是無源的,不存在發(fā)出或會聚磁力線的源頭或尾閭,亦即不存在孤立的磁單極。以上公式中的B既可以是電流產(chǎn)生的磁場,也可以是變化電場產(chǎn)生的磁場,或兩者之和。
磁通密度是通過垂直于磁場方向的單位面積的磁通量,它等于該處磁場磁感應強度的大小B。磁通密度精確地描述了磁力線的疏密。
通量概念是描述矢量場性質(zhì)的必要手段,通量密度則描述矢量場的強弱。磁通量和磁通密度,電通量和電通密度都是如此。
在國際單位制(SI)中,磁通量的單位是韋伯(Wb)。
引申
通電導體與磁場方向垂直時,它受力的大小既與導線長度L成正比,又與導線中的電流I成正比,即與I和L的乘積IL成正比,公式是F=ILB,式中B是磁感應強度。
磁通量的定義為覆蓋某面積的磁場的積分
其中
Φ為磁通量,B為磁感應強度,S為面積。 已知高斯磁場定律為:Φ=BS
這條方程的體積積分,跟散度定理合用,給出以下的結果:
亦即是說,通過任何密閉表面的磁通量一定為零;自由“磁電荷”是不存在的。
對比下, 另一條麥克斯韋方程──高斯電場定律為:∫∫E.ds=Q/ε0
其中:
E為電場強度, ρ為自由電荷的密度(不包括在物料中被束縛的雙極電荷), ε0為真空介電常數(shù)。 注意這指出了電單極的存在,也就是,自由的正或負電荷。
磁通量密度向量的方向定義為從磁南極到磁北極(磁鐵里面)。在磁鐵外,場線會由北到南。
若磁場通過能導電的電線環(huán),而磁通量的改變的話,會引起電動勢的生成, 并因此會產(chǎn)生電流(在環(huán)中)。其關系式可由法拉第定律得出:
這就是發(fā)電機發(fā)電的原理。
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