電，無處不在，不說我們的日常生活離不開電的應(yīng)用，正像人們一直生活在空氣中而眼睛卻看不見空氣一樣，人們身邊也存在著看不見卻無處不在的電磁波。電與磁總是相伴相隨的，所以，我們要學(xué)習(xí)了解電的相關(guān)知識(shí)，那就離不開磁的學(xué)習(xí)。

電與磁都是看不見摸不著的，它們都很抽象，于我們而言卻又不會(huì)感到陌生。對于理論知識(shí)來講，電和磁都不簡單，但我個(gè)人看來，磁的相關(guān)知識(shí)還是會(huì)難于電的?！峨姽せA(chǔ)》的第三章講的就是有關(guān)磁與電磁的內(nèi)容。

想要學(xué)習(xí)交流電，就離不開電磁的知識(shí)，所以《電工基礎(chǔ)》第三章的電磁知識(shí)在交流電部分也是非常重要的，可以說是之后幾章交流電知識(shí)的基礎(chǔ)之一。所以，我們很有必要熟練掌握第三章的內(nèi)容，從簡到難，一步步把課程第三章“磁與電磁”的內(nèi)容個(gè)吃透。那么，廢話不多說，大家跟著我的腳步進(jìn)入這次的學(xué)習(xí)分享“磁場的基本概念與基本物理量”吧。

談及磁，它的應(yīng)用可謂橫跨古今，比電早得多，我國出名的顯然是聞名世界的司南，也就是現(xiàn)代的指南針，如下圖17-1中所示。當(dāng)然，隨著電工技術(shù)的發(fā)展，磁與電磁的應(yīng)用也會(huì)越發(fā)廣泛，像電磁起重機(jī)、磁懸浮列車及電氣控制電路中常見的接觸器等都是電磁的實(shí)際引用。

圖17-1

而磁體就是能夠產(chǎn)生磁場的物質(zhì)或材料，是一種奇特的物質(zhì)，它有一種無形的力，既能吸引一些物質(zhì)，又能排斥一些物質(zhì)。比較常見的就是磁鐵就是永磁體，另外，還有通電導(dǎo)體、通電線圈等也可是說是磁體，甚至我們?nèi)祟惖募覉@地球也是一個(gè)非常大的磁體。

磁體上磁性強(qiáng)的部分叫磁極，而一個(gè)磁體無論多么小都有兩個(gè)磁極，至少直到目前為止，人們尚未發(fā)現(xiàn)只有一個(gè)磁極的磁體。可以在水平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)的磁體，靜止時(shí)總是一個(gè)磁極指向南方，另一個(gè)磁極指向北方，指向南的叫做南極（S極），指向北的叫做北極（N極）。當(dāng)然，對于磁體而言，所謂的南極、北極并不僅僅是指地理上的南北極，如下圖17-2中的各種磁鐵。

圖17-2

不用我多說大家也知道，兩根磁鐵之間同名磁極互相排斥，異名磁極相互吸引，這種磁極之間相互作用的磁力，是通過磁極周圍的磁場傳遞的。磁極在自己周圍空間里產(chǎn)生的磁場，對處在它里面的磁極均產(chǎn)生磁場力的作用。

英國物理學(xué)家法拉第提出，在電荷、電流或磁體周圍存在著一種被他稱為“場”的物質(zhì)，正是這種“場”傳遞著電或磁的作用，他還進(jìn)一步把這種看不見、摸不著的“場”用“場線”給出形象化的描繪，提出電場線和磁場線的概念。顯然這個(gè)“場”已經(jīng)已經(jīng)得到世界的公認(rèn)。

磁場線，又稱磁感線或磁力線，它雖然在實(shí)際中看不見摸不著，但不妨我們可以通過某種手段去“觀察”它。大家私下也可以做個(gè)小實(shí)驗(yàn)，在一塊磁鐵周圍撒上一層薄薄的鐵粉，如圖17-2中所示，并不難發(fā)現(xiàn)，磁場線其實(shí)是一些閉合曲線，且越靠近磁極，鐵粉越密。另外，大家也可以拿指南針放在磁鐵周圍的不同位置，就會(huì)可以發(fā)現(xiàn)指針的方向是變化的。

總而言之，磁體周圍存在磁場，磁場可以用磁感線表示，磁感線是有方向的，在磁體內(nèi)部是從南極指向北極，在磁體外部是從北極出來再進(jìn)入南極，磁感線在磁極處密集，并在該出產(chǎn)生大磁場強(qiáng)度，離磁極越遠(yuǎn)，磁感線越疏。

在大家對磁有了一定的認(rèn)識(shí)后，我們接著來學(xué)習(xí)磁場中的基本物理量吧。

1、磁感應(yīng)強(qiáng)度B

磁感應(yīng)強(qiáng)度是表征磁場中某點(diǎn)的磁場強(qiáng)弱和方向的基本物理量，用符號(hào)B表示，單位是T（特斯拉），是一個(gè)矢量。磁感應(yīng)強(qiáng)度還有另一個(gè)常見的非法定計(jì)量單位“高斯（Gs）”，其中10000高斯=1特斯拉，所以高斯是一個(gè)很小的單位，目前已經(jīng)很少使用。

磁感應(yīng)強(qiáng)度可用磁感線的疏密程度來表示，磁感線的密集度稱為磁通密度的地方磁感應(yīng)強(qiáng)度大，在磁感線疏的地方磁感應(yīng)強(qiáng)度小。其大小定義為：B=F/Il。

圖17-3

在給定的磁場中，某一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小和方向都是確定的。所以圖17-3的公式并不能簡單說明磁感應(yīng)強(qiáng)度與導(dǎo)體所受的力成正比，和流過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的長度成反比。例如在不同磁場中，相同長度且流過相同大小電流的導(dǎo)體，它所受的安培力不同，就可以根據(jù)以上公式求出相應(yīng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度，當(dāng)然，前提是勻強(qiáng)磁場，對非均勻磁場來說，以上公式顯然不能使用。

上文中提到磁感應(yīng)強(qiáng)度可用磁感線的疏密程度來表示，即通過磁場中某一點(diǎn)處垂直于B矢量的單位面積上的磁感應(yīng)線數(shù)目（磁感應(yīng)線密度）等于該點(diǎn)B的數(shù)值。很顯然，磁場強(qiáng)的地方，B大，磁感應(yīng)線密磁場弱的地方，B小，磁感應(yīng)線稀。

磁感線若是直線，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是磁感線的指向；曲線分布的磁場，曲線上某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向指的是該點(diǎn)的切線方向。

1、磁通量φ

磁感應(yīng)強(qiáng)度B與垂直于磁場方向的面積A的乘積，稱為通過該面積的磁通量φ，即φ=BA或B=φ/A。