基本介紹
- 中文名：磁場強度
- 外文名：magnetic field strength
- 符號：H
- 單位：安培/米
基本釋義,計算公式,歷史,
基本釋義
磁場強度描寫磁場性質的物理量。用H表示。其定義式為H=B/μ0-M，式中B是磁感應強度，M是磁化強度，μ0是真空中的磁導率，μ0=4π×10-7韋伯/(米·安)。H的單位是安/米。在高斯單位制中H的單位是奧斯特。1安/米=4π×10-3奧斯特。
歷史上磁場強度H是從磁荷觀點定義的。磁荷觀點是從研究永磁鐵相互作用問題中總結出來的。當時還不知道磁性與電流的關係，由於條形磁鐵有N、S兩極，且同性磁極相斥，異性磁極相吸，這一點與正、負電荷之間的相互作用很相似，於是把永磁體與帶電體相比較，假設磁極是由磁荷分布形成的。N極上的磁荷叫正磁荷，S極上的磁荷叫負磁荷。同性磁荷相斥，異性磁荷相吸。當磁極本身的線度比正、負磁極間的距離小很多時，磁極上的磁荷稱為點磁荷。
庫侖通過實驗得到兩個點磁荷之間相互作用力的規律，稱為磁庫侖定律，表示為Fm=κqm1qm2/γ2r，式中κ是比例係數，與式中各量的單位選取有關，qm1、qm2表示每個點磁荷的數值，γ是兩個點磁荷之間的距離，γ是兩者連線上的單位矢。按照磁荷觀點，仿照電場強度的定義規定磁場強度H是這樣一個矢量：其大小等於單位點磁荷在磁場中某點所受的力，其方向為正磁荷在該點所受磁場力的方向。表為H=Fm/qm0，式中qm0是試探點磁極的磁荷，Fm為qm0在磁場中所受的磁力。顯然，與點電荷的電場強度公式E=1/4πεθq/γ2r相對應，點磁荷的磁場強度公式為H=κqm/γ2r。從磁荷觀點把H稱為磁場強度是合理的，它與E相對應。從分子電流觀點，磁場是電流(運動電荷)產生的，並給電流(運動電荷)以作用力。從電流元、運動電荷等在磁場中受力的角度反映磁場的性質定義B(B=F最大/I2dl2，B=F最大/qv⊥)。顯然，此時B是與電場強度E對應的。B本應叫磁場強度，由於磁場強度一詞歷史上已被H占用了，所以將B叫磁感應強度。磁荷觀點在歷史上完全是在與電荷類比中提出的，實驗上並沒有找到單獨存在的磁荷。1931年狄拉克從量子力學觀點提出磁單極的存在，當前仍未找到它，但也沒有否定它的存在，尚屬於研究課題。分子電流觀點和磁荷觀點二者微觀模型不同，但巨觀結果完全一樣。不管磁荷是否存在，在討論永磁問題中採用磁荷觀點往往比較簡便，至今仍有套用價值。
在順磁質和抗磁質中式B=μH成立。由式可知B與H成正比且方向一致。在H具有一定對稱性的情況下，可用有介質存在時的安培環路定理求得H，再用上式求得B。這種方法也可用來近似計算軟鐵磁材料中的H、B。在硬磁材料中一般H、B、M方向均不同，它們之間的關係只能用式H=B/μ0-M表示。
計算公式
定義
磁荷意義下，磁場強度的定義為：
與電場強度類似。
在介質中，磁場強度則通常被定
義為：
式中
為磁化強度。
在國際單位制（SI）中，磁場強度的單位為安[培]/米（
），量綱為
；在高斯單位制（CGS）中，磁場強度單位是奧[斯特]（
）。1安/米相當於
奧。
簡易定義：把磁場中某點磁感應強度B與介質磁導率μ的比值叫作該點的磁場強度。
磁場強度由磁感應強度與磁導率定義而來，起輔助作用，重要的是理解後兩者。
介質中的磁場強度
在真空中，磁場強度
當有磁介質時，
在其內部
麥克斯韋方程組
式中
為傳導電流密度；
磁路中磁場強度的計算公式
磁場強度的計算公式：
其中H為磁場強度，單位為A/m；N為勵磁線圈的匝數；I為勵磁電流（測量值），單位為A；Le為測試樣品的有效磁路長度，單位為m。
歷史
雖然很早以前，人類就已知道磁石和其奧妙的磁性，最早出現的幾個學術性論述之一，是由法國學者皮埃·德馬立克（Pierre de Maricourt）於公元1269 年寫成。德馬立克仔細標明了鐵針在塊型磁石附近各個位置的定向，從這些記號，又描繪出很多條磁場線。他發現這些磁場線相會於磁石的相反兩端位置，就好像地球的經線相會於南極與北極。因此，他稱這兩位置為磁極。幾乎三個世紀後，威廉·吉爾伯特主張地球本身就是一個大磁石，其兩個磁極分別位於南極與北極。出版於1600 年，吉爾伯特的巨著《論磁石》（De Magnete）開創磁學為一門正統科學學術領域。
於1824年，西莫恩·泊松發展出一種物理模型，比較能夠描述磁場。泊松認為磁性是由磁荷產生的，同類磁荷相排斥，異類磁荷相吸引。他的模型完全類比現代靜電模型；磁荷產生磁場，就如同電荷產生電場一般。這理論甚至能夠正確地預測儲存於磁場的能量。
儘管泊松模型有其成功之處，這模型也有兩點嚴峻瑕疵。第一，磁荷並不存在。將磁鐵切為兩半，並不會造成兩個分離的磁極，所得到的兩個分離的磁鐵，每一個都有自己的指南極和指北極。第二，這模型不能解釋電場與磁場之間的奇異關係。
