[科普中國(guó)]-磁通鏈

磁通鏈就是磁通量乘以與磁通線相關(guān)的線圈的匝數(shù)。

通電導(dǎo)體或磁化線圈的總磁通量φ可這樣確定，在線圈或?qū)w區(qū)域中對(duì)全部圍繞磁通線進(jìn)行磁通密度B的積分。如果是長(zhǎng)直導(dǎo)體，積分區(qū)域可以從導(dǎo)體向外伸長(zhǎng)至無(wú)限遠(yuǎn)的徑向平面；如果是通電環(huán)或線圈，就對(duì)穿過(guò)線圈口的全部磁通線進(jìn)行積分，一般是：Φ=?B·dA；對(duì)均強(qiáng)磁通密度B的特殊情況，為整個(gè)區(qū)域總和：Φ=BA。磁通的單位在SI制中是韋伯，1Wb等于108Mx。

磁通鏈定義為耦合或圍繞一匝通電導(dǎo)體的1韋伯磁通量，總磁通鏈ψ等于總的磁通量乘以與磁通線相關(guān)的匝數(shù)：ψ=NΦ。在SI制中，磁通鏈的單位為韋伯·匝，這里不是所有的磁通線與所有磁化線圈匝數(shù)相關(guān)聯(lián)，在計(jì)算總磁通鏈數(shù)中，只有相關(guān)聯(lián)的磁通線和匝數(shù)被使用1。

基本介紹磁場(chǎng)與磁通電流和磁場(chǎng)不可分割，磁場(chǎng)的基本特征是，它能對(duì)載(電)流體施以力的作用；存在電磁感應(yīng)現(xiàn)象，即磁場(chǎng)的變化將出現(xiàn)感應(yīng)電場(chǎng)(非庫(kù)侖電場(chǎng))。這兩個(gè)基本特征均可用以定義磁場(chǎng)的基本物理量——磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量 。磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量與電流的關(guān)系由比奧-沙伐-拉普拉斯定律所決定，其單位為[韋伯/米2](Wb/m2)。

為了形象地表示出磁場(chǎng)，與電場(chǎng)相仿，可引入磁力線的概念。磁場(chǎng)中穿過(guò)與垂直的單位面積的磁力線數(shù)等于該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，而的方向?yàn)橥ㄟ^(guò)該點(diǎn)磁力線的切線方向。磁力線方向與引起該磁場(chǎng)的電流參考方向符合右手螺旋定則，如圖1所示，在空間中，以某一閉合輪廓為邊界所構(gòu)成的面，稱為該閉合輪廓所界定的面。若磁力線穿過(guò)界定面，則稱該磁力線與閉合輪廓相交鏈，穿過(guò)界定面S的磁力線數(shù)稱為與該閉合輪廓交鏈的磁通，記為，且

磁通鏈的定義面S的正法線指向稱為磁通的參考方向，磁通的總和稱為磁通鏈，用表示。對(duì)于圖2所示的情況，穿過(guò)面積的磁通鏈為

若線圈有n匝，每匝交鏈的磁通為，則，磁通和磁通鏈的單位為[韋伯]2。

磁場(chǎng)的性質(zhì)磁場(chǎng)的性質(zhì)與庫(kù)侖電場(chǎng)有著根本的區(qū)別，其基本性質(zhì)也有兩條；

1．磁場(chǎng)是一個(gè)無(wú)源場(chǎng)

描述磁場(chǎng)的磁力線是閉合的，無(wú)頭無(wú)尾。因此，穿過(guò)任一封閉面的磁通恒等于零，即

式中S為任一封閉面，這一結(jié)論稱之為磁通連續(xù)性原理。

2．磁場(chǎng)是一個(gè)有旋場(chǎng)

這一性質(zhì)為全電流定理所概括，即磁場(chǎng)中磁場(chǎng)強(qiáng)度沿任一閉合輪廓的線積分等于所交鏈的全電流的代數(shù)和(與輪廓繞行方向一致的為正，相反的為負(fù))，用式子表示為

在各向同性介質(zhì)里，，為介質(zhì)的磁導(dǎo)率。磁場(chǎng)強(qiáng)度的單位為[安/米]2。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

王沛 - 副教授、副研究員 - 中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所