磁场与磁通量

磁場

IV 電気と磁気／磁場

一句话结论

磁通密度 B 的单位是特斯拉（T）。磁通量 Φ = BS cosθ，其中 θ 是 B 与面的法线的夹角。磁感线闭合、永不相交，磁场对静止电荷不施力。

磁场和电场有一个根本区别：磁感线没有起点也没有终点，它们总是闭合的回路。这是因为不存在「磁单极子」——没有孤立的 N 极。把磁铁切成两半，得到的是两个各有 N、S 极的小磁铁，而不是一个 N 一个 S。

为什么是这样

磁场的描述量叫磁通密度 B（磁束密度），单位特斯拉。它在磁场里扮演的角色和 E 在电场里一样：先有场，再由场算出对电流或运动电荷的作用。

磁感线（磁力線）与电场线有两点不同。一是闭合：电场线从正电荷出发、到负电荷终止，而磁感线在磁体外部从 N 到 S、在内部从 S 回到 N，构成闭合回路。原因是不存在磁单极子。

二是磁场对静止电荷不施力。只有运动的电荷（也就是电流）才感受到磁力，而且力的方向与运动方向垂直。这一条决定了磁力永远不做功——垂直于位移的力做功为零。

磁通量 Φ=BScos(θ)，可以理解成「穿过某个面的磁感线条数」。注意 θ 是 B 与面的法线的夹角，不是与面本身的夹角——用错会得到互余的结果。

两个极端值得记住：B 垂直于面（θ = 0）时 Φ = BS 最大；B 平行于面（θ = 90°）时 Φ = 0，一条磁感线都没穿过去。

磁通量本身在这一节还看不出用处，但它是下一章电磁感应的核心量——感应电动势正比于磁通量的变化率，所以现在把 Φ 的定义弄清楚是必要的准备。

Φ = B S cos (θ)

适用条件

以一道典型题为例：B = 0.20 T 的匀强磁场中放一个面积 0.050 m² 的线圈，线圈平面与磁场方向成 30°。求穿过线圈的磁通量。

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本节还有 8 部分，以及配套的真题和小测验。