磁通量的意義
磁場(chǎng)中穿過表面的磁通線數(shù)目。用符號(hào)φ表示。穿過面積為s、位于磁通密度為b處的表面的磁通量為φ=bscosθ。式中,θ為表面法線與磁通密度b方向的夾角。
磁通量是在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的均勻磁場(chǎng)中,通過面積為S且垂直于磁場(chǎng)的平面的磁通量的乘積,也簡(jiǎn)稱為磁通量。標(biāo)量,符號(hào)“Φ”。
一般情況下,磁通量的定義是將磁場(chǎng)在表面面積上積分。其中,Φ 是磁通量,B 是磁感應(yīng)強(qiáng)度,S 是表面,B·dS 是點(diǎn)積,dS 是無窮小矢量(參見表面積分)。磁通量通常用磁通計(jì)測(cè)量。磁通計(jì)由測(cè)量線圈和電路組成,電路估算測(cè)量線圈兩端的電壓變化,從而計(jì)算出磁通量。
表示磁場(chǎng)分布的物理量。磁場(chǎng)中某一點(diǎn)處通過面元dS的磁通量dΦ定義為該點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B與dS在垂直于B方向上的投影dScosθ的乘積,即dFB=θ,式中θ為面元法線方向n與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的夾角。磁通量是標(biāo)量,θ90°為負(fù)值。通過任何閉合曲面的磁通量ΦB都等于通過構(gòu)成該曲面的面元的磁通量的代數(shù)和,即對(duì)于閉合曲面,其外部法向量(指向外部空間)通常取正值。
一般來說,磁通量是通過對(duì)表面面積上的磁場(chǎng)進(jìn)行積分來定義的。
其中磁通量是矢量嗎,Φ為磁通量,B為磁感應(yīng)強(qiáng)度,S為表面,B·dS為點(diǎn)積,dS為無窮小矢量(見表面積分)。
磁通量通常用磁通計(jì)測(cè)量。磁通計(jì)由測(cè)量線圈和電路組成,該電路估算測(cè)量線圈兩端的電壓變化,從而計(jì)算出磁通量。
一般來說,我們定義標(biāo)量為只有大小。標(biāo)量只描述事物的數(shù)量。例如,一件衣服是多大尺寸,一個(gè)人有多高?這些表示大小和長(zhǎng)度的東西都可以用標(biāo)量來描述。
但在力學(xué)中,我們需要知道力的方向,于是就有了矢量。矢量既有大小,又有方向。也就是說磁通量是矢量嗎,你不僅可以觀察它的大小,還可以通過它的方向判斷它的作用方向。
標(biāo)量和矢量之間的區(qū)別
首先,我們需要明確兩個(gè)概念的定義
標(biāo)量:只有大小而沒有方向的物理量
我們?cè)诔踔袑W(xué)過很多東西,比如:質(zhì)量、溫度、密度、距離、長(zhǎng)度、時(shí)間、能量
矢量:既有大小又有方向的物理量,比如我們之前學(xué)過的位移。寫字的時(shí)候,字母上面會(huì)有一個(gè)小箭頭,如下圖所示。
那么向量就用一條帶箭頭的有向線段來表示,有向線段的長(zhǎng)度表示向量的大小,箭頭表示向量的方向。
提示:矢量的幅值可以為 0,這沒有物理意義。
當(dāng)表示同一條直線上的向量時(shí),可以在數(shù)值前面加上正號(hào)或負(fù)號(hào)來表示方向,如下圖所示。正號(hào)表示方向相同,負(fù)號(hào)表示方向相反。但從正負(fù)號(hào)的含義可以看出,在比較向量大小時(shí),只考慮絕對(duì)值,正負(fù)號(hào)無關(guān)緊要。
定義
有些物理量只有通過數(shù)值(包括相應(yīng)的單位)和方向才能完全確定,這些量之間的運(yùn)算不遵循一般的代數(shù)規(guī)則,而是遵循特殊的規(guī)則,這樣的量被稱為物理向量。
有些物理量只有數(shù)值(包括相關(guān)單位)而沒有方向。這些量之間的運(yùn)算遵循一般的代數(shù)規(guī)則。這樣的量被稱為物理標(biāo)量。
向量之間的運(yùn)算遵循特殊規(guī)則
向量加法
一般可用平行四邊形法則,平行四邊形法則可以擴(kuò)展為三角形法則、多邊形法則或正交分解法等。
向量減法
它是向量加法的逆運(yùn)算;從一個(gè)向量中減去另一個(gè)向量等于加上該向量的負(fù)數(shù)。
A-B=A+(-B)
向量乘法
向量與標(biāo)量的乘積仍然是向量。
向量與向量的乘積
可以形成新的標(biāo)量。矢量之間的這種乘積稱為標(biāo)量積。例如,在物理學(xué)中,功和功率的計(jì)算就是兩個(gè)矢量的標(biāo)量積。
W = F·S, P = F·v
向量與向量的乘積
還可以形成新的向量,這種向量間的乘積就叫向量積,例如物理學(xué)中,力矩、洛倫茲力等的計(jì)算,都是用到兩個(gè)向量的向量積。
M=r×F,F(xiàn)=qv×B。
物理定律的矢量表達(dá)與坐標(biāo)系的選擇無關(guān),矢量符號(hào)為物理定律的表達(dá)提供了簡(jiǎn)單明了的形式,簡(jiǎn)化了物理定律的推導(dǎo),是研究物理的有用工具。
箭:古老的箭,有大小、有方向。