磁通量(Magnetic Flux)

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磁通量(Magnetic Flux)
台中縣立中港高級中學物理科中港高中物理科王尊信老師/國立彰化師範大學物理學系洪連輝教授責任編輯

所謂的磁通量,指的是垂直通過線圈的磁力線數目,通常用表示,在均勻磁場中,若線圈的面積為A,則: (其中θ為面積A的法方向和磁場B的夾角) 其單位為,因此,磁場B也等於,其意義為單位面積內,垂直通過磁力線的數目,故也可稱為磁通量密度(Magnetic flux density)。 藉此,我們便可解釋冷次定律與法拉第定律。
冷次定律:若磁鐵和封閉線圈有相對運動,線圈便會產生感應電動勢,而造成感應電流,此感應電流會使線圈產生磁場,以抵抗原磁通量的變化,由此看來,感應電動勢和電流所作的功率為,此能量並非憑空出現,而是由移動磁鐵所作的功來提供,因此,這仍為能量守恆的行為。 法拉第定律:電磁感應產生的感應電動勢等於磁通量的變化,故可知道感應電動勢(負號表示 的方向為磁通量改變的反方向),由此我們便可推得導線切割磁力線的感應電動勢為: (在此只討論大小,故負號可省略) (其中L為導線長度,v=dx/dt為導線移動的速度) 與電力線不同的是,磁力線必為封閉曲線,我們知道磁力線並不會向外擴張,從原點出發,必會回到原點,若現在以一球殼包覆磁力線,我們會發現,若有一磁力線穿出球殼,必有一大小相等方向相反之磁力線穿入球殼,兩者彼此互相抵消,根據磁通量的概念,此情形會使得球殼面上的磁通量為零,因此我們知道,要符合磁場並不會向外發散或往內收聚這樣的現象,必定同時存在N極和S極,藉此可證明磁單極並不存在(或是尚未被發現)。 在量子力學中,磁通量是可被量子化的,此量子化的行為具有量子化之特性與現象,通常在超導體中發生,而磁通量的最小單位稱為磁通量量子(Magnetic Flux quantum),通常以表示之,為一常數(約為2.07<×10−15; 韋伯)。
五.參考資料
http://en.wikipedia.org/wiki/Magnetic_flux

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