磁学基本量及磁感应强度的计算方法

1.磁矩

一个圆电流的磁矩可定义为

m=IS （7-1）

式中，I是圆电流的强度（A）；S是圆电流回路所包围的面积（m²）；m为圆电流的磁矩，单位为A·m²，方向可用右手定则来确定。

磁性材料单位体积的磁矩称为磁化强度，用M表示，单位为A·m^-1。

2.磁场强度

一无限长螺旋线圈管，每米有N匝，通过电流为I，管中心轴线上的磁场强度大小的定义为

H=NI （7-2）

磁场强度的单位为A·m。

3.磁感应强度

在磁场中，单位速率的单位电荷所受的最大磁力定义为磁感应强度，用B表示，单位为T。

实践和理论都已证明，任何物质在外磁场的作用下，除了外磁场外，由于物质内部的微观电流，还要产生一个附加的磁场。外磁场和附加磁场的和称为材料的磁感应强度，用B表示。在真空中，磁感应强度B与外磁场H成正比，即

B=µ₀H （7-3）

式中，μ0为真空磁导率，μ0=4π×10^-7H·m^-1。将材料放入磁场为H的自由空间中，材料的磁感应强度B为

B=µ₀（H+M） （7-4）(www.xing528.com)

4.磁位能（静磁能）

位于均匀磁场中的磁铁，当磁矩方向与磁场方向不一致时，磁铁将受到一个力矩作用，力矩力图使磁铁转动到与磁场一致的方向。单位体积磁铁所受力矩的大小为

L=MHsinθ （7-5）

式中，M是磁铁的磁化强度；H为外加磁场的强度；θ为磁铁内部自己的磁场方向（由S极指向N极）与外加磁场方向的夹角。

在磁力矩的作用下，力图使θ=0。如果外力推动磁铁，使θ角增加dθ，则外力要反抗磁力矩做功，从而使磁铁单位体积能量增加dE_H=Ldθ。当磁铁在磁场中转动θ角时，其单位体积能量增加

假定M和H是均匀的，则E_H′=-MHcosθ+C。设θ=90°时，E_H′=0，C=0，则磁铁在磁场中的磁位能为

E_H=-MHcosθ （7-7）

式中，E_H也称为静磁能，单位为J·m^-3。

5.磁化率和磁导率

体积磁化率χ（磁化率）和绝对磁导率μ定义为

绝对磁导率μ除以真空磁导率μ₀，则得相对磁导率μ_r=μ/μ0，μ的单位为H·m^-1。χ和μr是无量纲的，它们的关系为

μ_r=1+χ （7-9）

磁性参量χ、μr、μ实质上是描写同一客观现象，已知其中一个，就可以确定其他两个。