【恒定磁场】是电磁学中的一个重要概念,它是由恒定电流产生的磁场。电流和磁铁都能产生磁场,但在实际应用中,磁铁通常被等效为电流来理解和处理。恒定电流指的是电流的大小和方向都不随时间变化,这样的电流产生的磁场是稳定的。
【电流强度】是衡量单位时间内通过某有向曲面的电量的物理量,定义为dI=dq/t,其中dq是通过曲面的电荷量,t是时间。电流强度可正可负,其正负取决于曲面的方向。对于闭曲面,一般规定方向向外。在忽略导线截面的实际问题中,可以通过选择导线方向来确定电流的正负。
【电流密度】是描述单位面积内电流分布的量,j=dI/dS,它的方向与该点电流方向一致,大小表示通过垂直于该点处面积的电流强度。通过某面元的电流强度可以用dI=j*dS表示,其中dS是面元的面积,θ是电流方向与面元法线之间的夹角。
【电源】是能持续提供电流的设备,它内部存在非静电力,如电动势,克服静电力作用,将正电荷推向高电势,负电荷推向低电势。电动势ε定义为单位正电荷从电源负极经电源内部移动到正极过程中非静电力所做的功,即ε=qEdl,其中Edl是非静电场的线积分,q是电荷量。
【磁感应强度】是描述磁场强度的物理量,由毕奥-萨伐尔定律计算得出。当试验电荷静止或速度与磁场方向共线时,受力为零。当电荷以一定速度在其他方向运动时,会受到垂直于速度和磁场方向的洛伦兹力,其大小为F=qvBsinθ,方向遵循右手螺旋规则。磁感应线是描述磁场分布的曲线,它们是闭合的,并且每条磁感应线周围都有与之形成右螺旋的电流通过。
【毕奥-萨伐尔定律】描述了电流元产生磁场的规律,公式为dB=μ₀*I*dl/(4π*r²)*sinθ,其中dB是电流元在空间某点产生的磁场,I是电流强度,dl是电流元,r是到点的距离,θ是电流元方向与观察点到电流元连线之间的夹角,μ₀是真空磁导率。磁场的叠加原理指出,空间任意点的磁场是所有电流产生的磁场分量的矢量和。
【平面载流线圈的磁矩】是衡量线圈产生磁场能力的物理量,大小等于线圈包围的面积IS与通过线圈的电流I的乘积,方向与电流和面积构成的平面成右手螺旋关系。
这些知识点构成了电磁学的基础,涉及电流、磁场、电源、电动势以及磁场计算等多个方面,是理解电磁现象和工程应用的基础。