3.1　电磁学基础知识

3.1.1　电磁学的基本概念

1.磁性

某些物体能够吸引铁、钴、镍及其合金等物质的性质称为磁性。

2.磁体

具有磁性的物体称为磁体。能够长期保存磁性的磁体称为永磁体。永磁体分为天然磁体和人造磁体两种，人造磁体通常用钢或某些合金制成，根据需要可加工成条形、针形、蹄形等各种形状。

3.磁极

磁体上磁性最强的部分称为磁极。磁体具有南极（S极）和北极（N极）之分，磁体的磁极具有同性相斥、异性相吸的特点。

4.磁场

磁体利用磁力可以吸引周围的铁磁物质，磁体周围具有磁力作用的空间称为磁场。磁场摸不着，看不见，但是确实存在。地球周围的空间也存在着磁场，这是个大磁场，我们习惯称作地磁场。磁针或指南针的南极在静止时总是指向地理南极，磁针北极总是指向地理北极，其实就是受到了地磁场影响的结果。和电流一样，磁场强弱用磁场强度来表示。

5.电磁铁

内部带有铁心的通电螺线管称为电磁铁。电磁铁具有三个特点：一是电磁铁的磁性有无可由通断电来控制；二是电磁铁的磁性强弱可由电流大小来控制；三是电磁铁的南北极可通过变换电流的方向来控制。

6.磁通量

穿过某一截面积范围内的磁感线的条数称为这一截面积上磁感应强度的通量，简称磁通量或磁通，用Φ表示，其单位为韦伯（Wb）。

图3-1　有分支磁路的磁通量

3.1.2　磁路的基尔霍夫定律

1.磁路的基尔霍夫第一定律

对于有分支磁路，其分支汇集处称为磁路的节点，磁路的任意节点所连接的各分支磁路磁通量的代数和等于零。如图3-1所示，根据磁通量的连续性原理可知，进入闭合面的磁通量，一定等于离开闭合面的磁通量。

Φ₁+Φ₂+Φ₃=0

即∑Φ=0

2.磁路的基尔霍夫第二定律

如图3-2所示，在无分支的均匀磁路（磁路的材料和截面积相同，各处的磁场强度相等）中，通过实验可知，环形螺线管磁场内的磁场强度为

∑F=∑NI=∑Hl

式中：F称为磁动势，H称为磁位差；N为线圈匝数；l为磁路的长度，I为流过线圈的电路强度。

这个关系式不仅对于环形螺线管的磁路是适用的，而且对任何闭合的磁路都是适用的。通常把这个关系式也称为安培环路定律。

图3-2　无分支磁路的磁通量

图3-3　任意闭合的磁路

磁路的基尔霍夫第二定律是，在非均匀磁路（磁路的材料或截面积不同，或磁场强度不等）中，总磁动势等于各段磁位差之和。将这一定律应用到任意闭合磁路可得

∑（NI）=∑（Hl）

如图3-3所示：NI=H_μl_μ+H₀l₀

磁路的基尔霍夫第二定律表明：以一特定方向沿一闭合磁路绕行一圈，磁位差的代数和恒等于磁动势的代数和。