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磁通量单位高斯 磁通量单位( 二 )


高斯被认为是历史上最重要的数学家之一 ， 享有“数学王子”的称号 。高斯一生取得了许多成就 。以“高斯”命名的数学概念至少有几十个 ， 如高斯分布、高斯曲率等 。 ， 是数学家中的佼佼者 。
图7:“数学王子”高斯
除了数学 ， 高斯在物理学和天文学方面也取得了惊人的成就 ， 尤其是在电磁学方面 。高斯于1831年开始对电磁学进行实验研究 。1833年 ， 他建造了地磁台 ， 成为观测和研究磁偏角变化的中心 。同时 ， 他与我们下面要提到的另一位物理学家韦伯合作 ， 成功研制出德国第一台电磁电报设备 。1839年 ， 他建立了静电场最基本的定理:高斯定理 。
磁通量的国际单位2():韦伯(符号Wb)
威廉·爱德华·韦伯(1804-1891) ， 德国著名物理学家 。1843年 ， 韦伯被莱比锡大学聘为物理学教授 。之后 ， 韦伯研究了电磁作用的基本规律 。
图8:德国物理学家韦伯
19世纪初 ， 牛顿力学定律被成功应用于测量可见的重物 ， 在天文学上也取得了惊人的成功 。然而 ， 并不是所有已知的物理现象都能得到合理解释 ， 确定电、磁、热等不可预测物质的测量仍然没有解决方案 ， 这在当时是一个重要的研究方向 。
为了研究这些基本性质 ， 韦伯发明了许多电磁仪器 。1841年 ， 他发明了既能测量地磁强度又能测量电流强度的安培计 。1846年 ， 他发明了可用于测量信息资源网络交流电功率的电功率表 。1853年 ， 发明了地磁传感器来测量地磁强度的垂直分量 。1856年 ， 他和科尔劳施(1809-1858)测量了静电单位电荷与电磁单位电荷之比 ， 为麦克斯韦(1831-1879)计算光速提供了支持 。
此外 ， 韦伯与数学王子高斯一起研究磁学 。韦伯负责做实验 ， 高斯负责研究理论；韦伯的实验引起了高斯对物理问题的兴趣 ， 而高斯用数学处理物理实验问题 ， 影响了韦伯的思维方法 。1933年 ， 国际电工委员会[1]采用“韦伯”作为磁通量的实用单位 ， 并于1948年得到国际计量大会的认可 。
磁通量是一个标量 ， 符号 ， 它的公式是=BScos ， 其中是s和B的垂直面之间的角度..如果在磁感应强度为B的均匀磁场中 ， 一个面积为S且垂直于磁场方向的平面 ， 磁感应强度B和面积S的乘积就是通过这个平面的磁通量 。
图9:S和B成角度时的磁通量示意图
图10:S和B垂直时的磁通量示意图
由此我们知道磁通量的物理意义是穿过某一区域的磁感应线的数量 。发电机的原理是“切割磁感应线” ， “切割磁感应线”其实就是改变磁通量 。改变磁通量可以产生电流 ， 电流的大小与磁通量变化的速度有关 。
图11:发电机示意图:转子旋转越快 ， 磁通变化越大 ， 电流越大 。
1 Wb的磁通量是多少？根据公式=BScos ， 我们可以计算出 ， 在磁感应强度为1T的均匀磁场中 ， 面积为1m2的平面与磁场方向垂直 ， 磁场方向为零 ， cos等于1 。此时通过这个平面的磁通量为1 Wb 。因为1T的磁感应强度已经相当大了 ， 1韦伯的磁通量也可以说是相当大了 。
韦伯(Wb)是国际单位制 。在高斯单位制中 ， 磁通量的单位是麦克斯韦(Mx) 。它和韦伯的换算关系是1 Wb= 108Mx ， 即1韦伯等于1亿麦克斯韦 。两者之间的数量级明显更大 。麦克斯韦是谁？在本文最后一部分的开头 ， 他介绍了自己的计量思想 。
图12:英国物理学家麦克斯韦
说起麦克斯韦 ， 可以说没有人知道物理领域的一切 。这位伟大的英国物理学家和数学家被认为是现代物理学中最有影响力的人之一 。他以非凡的才华和深厚的数学造诣 ， 在电磁学、分子物理、统计物理、光学、力学、弹性理论等方面都取得了巨大的成就 ， 其中以电磁学的成就最为辉煌 。
1864年 ， 他在英国皇家学会读了《电磁场动力学理论》 ， 第一次完整地阐述了他的电磁场理论 ， 完成了著名的麦克斯韦方程组 ， 震惊了世界 。这个方程组也被认为是人类历史上最伟大的公式之一 。
图13:积分形式的麦克斯韦方程
麦克斯韦用精确的数学公式描述了电场和磁场的关系 ， 近乎完美地统一了电和磁 ， 预言了电磁波的存在 。德国科学家海因里希·鲁道夫·赫兹(1857-1894)相信麦克斯韦的理论 。麦克斯韦去世8年后 ， 赫兹终于通过实验证实了电磁波的存在 。电磁学大师麦克斯韦也被后人誉为“电磁学之父” 。


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