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1、好负料推荐磁感应强度B与磁场强度H的区别，联系与物理意义从前学普物的时候，提到了磁感应强度B与磁场强度H这两个概念。因为一直疏 干思考，没有仔细想过两者的异同.教材里说，H是人为引入的定义，没有物理意 义，也没有多想，全盘接受。至于教材提到的关于H与B4更基本的争论，我只 记住了这个事实，并没有想为什么，很是惭愧，更没有想过为什么这么称呼它们。 过去的一年里，逐渐理解固体里的故事，现在回想起来，才理顺清楚它们的意义。简言之，H是外场，B总场，它们单位不同仅仅是由于来源不同：前者通过电流的 磁效应得到，后者通过带电粒子在磁场中的运动定义.B比H更加基本，是由于电 流本月就是带电粒子的运动产生，所
2、以粒子模型比电流模型更加基本。想我们处于19世纪，暂时只知道磁场是由谡铁产生，也知道牛顿力学，但尚不知 道怎么物理上定义“磁场”的大小，LH来源于Ampere定律.Ampere通做电流做实验，发现长直导线外，到导线距 离相等的点，“磁场”大小相同：距离不同的点，磁场”强度随着距禽成反比。这里 所谓町、磁场”大小是通过小磁针扭转力矩等力学方式得到的。这样，通过力学测量 和己有的电流强度的定义，E|J可定义一个物理量：H,满足2*pi*R*H=I。推广后就 是Ampere环路定律.此时无需真空磁导率pO,因为只要知道电流I就能定义H这个物理量。2.B来源于带电粒子的受力。对于一定速度的粒子，加上H
3、磁场，通过轨道测量以 及牛顿力学，你可以测出粒子受的力，你发现受的力和电荷数q以及速度成正比， 也和H成正比，但是力F并不直接等于qvH,而是还差一个因子：F=A*q*vxH, A只是个待定因子，暂未赋予物理意义。3 .磁导率如何引入。这样，H是电流外加给的磁场，通过粒子受力，直接定义一个 粒子感受到的磁场，叫它B,为了使得F= qvxB成立,既，外施H场，粒子运动 感受到的却是B场，这就可以定义磁导率miu;B/H, “率“即比例的意思。磁导 率，就是粒子运动（受力）与外界磁的比例，描述前者随着后者的响应。磁导率 大，那么同样大的外加磁场H使得粒子受力的响应（如偏转）也越大：磁导率如 果为零
4、（不导施），那么多大的磁场也不会使得粒子有偏转等力学反应，磁导率如 果近乎无限大，你只要加一丁点外磁场H,粒子就己经,偏转的不亦乐乎。磁导率=粒子的响应/外加的场。这个式子有着深刻背景，正是理论物理里线性响 应理论的雏形。此外，粒子处千真空中的时候，这个miu是一个与任何物理量都 无关的常数，这正是真空磁导率。4 .小结。H与B单位的不同，仅仅是由于最开始研究力学用的单位，和开始斫完电 荷、电流的单位完全独立，导致的一种单位换算，H从I得来，B从F得来，所以 看到的是施H与受B”的关系。实际过程还要复杂些，因为先研究的是电场的情 形，然后导出了磁场下的情况，所以我们看到的R0是个漂亮的严格值，
5、而真空介 电常数，另一种线性响应确实是一个长长的实验数字。5 .方便的高斯制。既然知道了 B与H单位不同只是由于电流和牛顿力学导致的，现在为了简化，将二者化为相同单位：B=H;这样我们就得到了电磁学里更常用的 高斯单位制。如果需要换算,随时添加磁导率即可。6 .磁化.刚才只考虑单粒子对于磁场的响应。进一步研究介辰对于磁场的响应，从 石是烯，到金属玻殖，逻辑如下：现在通过电流I,把磁场H加到某种材料当中， 在材料中的某个带电粒子受到微场的响应，当然是与这个点的总微场有关，外加场 H穿进材料后，材料受H影响产生了一些附加场,在该点处的窿场不再是H 了。 受外界磁场影响使得材料里也有内部额外遨场的过
6、程，叫它磁化。我们希望一件 事物更加具体.就说把它具体化，同样，希望一块材料里面有更多额外磁场，就说 把它磁化7 .磁化窣。我们把产生的额外磁场大小叫做Mo与磁导率一样，为了研究这个题外 的感生磁场M与外加场H的关系，我们定义磁化率X=M/H,磁化率大，说明同样 大的外磁场，能产生更多的内在额外磁场；速化率为很小，说即使外加磁场很大， 里面的材料也“懒得理它“，只有微弱的响应。这里要注意的点。这是你不难发现， 这样定义的硬化率也是线性响应(输出正比于输入)的过程。此外3磁化率可正可 负。所谓正磁化率X0,就是说产生的内部磁场M方向与外加磁场H相同(由自 施导致的Pauli顺磁)：负磁化率X。，
7、就是材料内部由于H产生的额外磁场M和 外场H方向相反由轨道导致的Landau抗磁)。对于自由电子气, Pauli顺磁是 Landau抗磁的三倍,这样看来，所有材料都该是顺微。实际上，由于介痂中的电 子的轨道运动的惯性质量是有效质量，从而抗磁材料也得以存在。如果是第一类超 导体，它所谓的完全抗磁性，就是说外加场H,总有感生的内场M,把外场抵消， 使得超导体内部磁场为零。直观看来好像磁场穿不进来一样。这样，总场B在某点 的值，应该是该处的外场值H,与H的感生下介质产生的额外场M在该点的值的 和.写成B(r)=H(r)+M(r), r表示空间处某一点.实际上，如果使用高斯单位 制，由于需要考虑了麦克
8、斯韦方程电和磁的对称性，以及球面的立体角，式子是 B(r)=H(r)+4nM(r), SI制下则是B=MH()+M(r如果要进一步考虑场的传递有 限速度以及由此导致的非定域性，式子还要芨杂些，但无外平时空的积分罢了。8 .H与B名称的起源,这个式子的正确解释是：总修场等于外加磁场和感生的磁场 (就叫它磁化)的矢量和。既然B表示总场，它己经考虑了感应产生的磁化M,就 叫做B为磁感应强度：H来源干外场：就叫它磁场强度；M是H通过磁化过程感 生的，就叫它磁化强度。注意这个式子是普遍的。在线性响应的额外前提下，我们 有M=xH成立。这样，H表示电流产生的外场(物理实验上，能够精密控制磁场的就是电流，所 以电泳产生的外场就简称为外场)，B表示总场。它们都有物理意义。物理学家之 所以争吵哪个物理量更加基本，也在于此。因为电流和电荷受力，分别产生了 H 和B,那么谁更加基本的确是个问题。后来电流的微观机制发现，原来电流本质也 是载荷受力产生的漂移(注意这里是受电场力)。因此受力图像里的B就比电流得 来的H更加基本了。无论如何，H已经被赋予了意义。1 Z2