A-level 物理學（進階物理學）/磁通量

一圈導線會產生磁通量。產生的磁通量取決於三個因素：導線圈數、流過導線的電流以及磁通量流過的物體的磁導率。因此

$\Phi =\Lambda NI$,

其中 Φ 是磁通量（以韋伯為單位，表示為 Wb），Λ 是磁導率（以 WbA⁻¹ 為單位），I 是電流（以 A 為單位）。這是感應的總磁通量。NI 是“電流匝數”。磁導率與磁導率（材料特性）之間的關係如下

$\Lambda ={\frac {\mu A}{L}}$,

其中 μ 是磁導率，A 是橫截面積，L 是長度。永磁體就像線圈一樣，只是不需要產生電流來維持磁通量。在較小的區域內，我們需要知道磁通密度 B。這是每單位面積的磁通量

$B={\frac {\Phi }{A}}$

因此

$\Phi =AB$

永磁體周圍的磁力線。

線圈周圍的磁通量會發生變化 - ΛNI 僅給出總磁通量，而不是穿過特定區域的磁通量。為了說明這一點，我們使用磁力線。它們遵循以下規則

1. 磁力線從永磁體的北極流向南極。

2. 磁力線繞著遠離你的電流線順時針方向流動。

3. 磁力線從不接觸、相交或交叉。

磁通量方向用箭頭表示。磁通量有點像電，它必須有一個完整的迴路。磁力線總是走磁導率最大的路線。鐵 (Fe) 的磁導率大約是空氣的 800 倍。因此，磁通量會穿過鐵，而不是穿過空氣。

問題

1. 一個圓形鋼芯的橫截面積為 9 cm²，長度為 0.5 米。如果鋼的磁導率為 875 μNA⁻²，那麼該芯的磁導率是多少？

2. 一圈絕緣導線繞在芯的頂部 60 匝，並透過線圈施加 9A 直流電。感應多少磁通量？

3. 假設所有磁通量都穿過芯，那麼芯中任何一點的磁通密度是多少？

4. 畫一個圖，顯示芯內的磁力線。

解答