大学物理学：磁感应强度

在静电场中，要考察空间某处是否存在电场，我们的做法是将一试探电荷q0 置于该点，若q0 受到力F 的作用，我们就说该处存在电场，并以电场强度E＝F／q0 来定量地描述该处的电场.类似地，此处我们也可以用试探电荷在磁场中所受的作用力来定义描述磁场性质的物理量——磁感应强度B（magnetic induction）.

注意：

（1）这里的试探电荷必须是运动的，这是与静电场不同之处；

（2）B 与E 的物理地位完全相同，但由于历史原因，将其称为磁感应强度.下面以运动电荷在磁场中发生偏转为例进行分析.

大量实验发现：当运动电荷以速度v 沿磁场某一方向运动时，它不受磁场力作用；当运动电荷以速度v 沿其他任意方向运动时，运动电荷所受的磁场力的方向总是垂直于运动电荷的速度方向，所受磁场力的大小正比于运动电荷的电荷量q 与运动速度的大小v.所受磁场力的最大值为Fmax，对磁场中某一固定点而言，比值Fmax／qv 却是一定值，且这种比值在磁场中不同位置处有不同的量值.

根据上述实验结果，磁场中任一点处的磁感应强度B 可定义为：

（1）当运动电荷沿磁场某一方向运动时，它所受磁场力F ＝0.我们规定正电荷的运动方向为磁感应强度B 的方向，如图10.3（a）所示.这个方向与小磁针置于此处时小磁针N 极的指向一致.

（2）在磁场中某点，若运动电荷沿与磁感应强度B 垂直的方向运动时，如图10.3（b）所示，它所受的磁场力最大为Fmax，定义比值Fmax／qv 为磁场中某点磁感应强度B 的大小，即

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图10.3　两种特殊情况下的磁场

并用其描述磁场的强弱.从图10.3（b）还可以看出，对以速度v 运动的负电荷来说，其所受的磁场力的方向与正电荷所受磁场力大小相等、方向相反.

实验表明：运动电荷所受的磁场力F 垂直于v 和B 所确定的平面，且相互构成右手螺旋关系，故它们之间的矢量式可写成

如果v 与B 之间夹角为θ，那么F 的大小为F ＝qvB sin θ.当q＞0 时，F 的方向与v×B 的方向相同；当q＜0 时，F 的方向与v×B的方向相反.

在国际单位制中，磁感应强度B 的单位称为特斯拉，用符号T 表示.

1 T ＝1 N·A－1·m－1 ＝1 N·s·C－1·m－1

有时磁感应强度也沿用一种非国际单位制的单位—高斯，符号为Gs，它和特斯拉在数值上的关系为1 T＝104 Gs.