恆定磁場
正文
恆定電流周圍空間中存在的一種特殊形態的物質。磁場的基本特徵是對置於其中的電流有力的作用。永久磁鐵的磁場也是恆定磁場。按照A.-M.安培給定的概念，這種磁場可以看作是由分子尺度上的等效電流所引起的。磁通密度 表示磁場的基本物理量之一。又稱磁感應強度B。B為矢量,在國際單位制中其單位為特(斯拉)(T)。根據安培的實驗,電流元Idl與I┡dl┡之間的作用力與它們之間的距離平方成反比，每一個電流元上受力與所在處的磁通密度B成正比，又根據華奧-薩伐爾提出的公式，有
dF＝Idl×B
及
磁場性質 磁場可以用磁力線描述。若認為磁場是由電流產生的，按照畢奧-薩伐爾定律,磁力線都是閉合曲線，這一性質稱為磁通連續性定理。其數學表示式為
墷·B＝0
式中墷·為散度算符。這是磁場的基本性質之一,稱為無散性。磁場中的介質 磁場對在其中的磁介質產生磁化作用，即在磁場的作用下介質中出現分子電流。總的磁場由自由電流與分子電流共同產生。永磁鐵本身有自發的磁化，因而不需要外界自由電流也能產生磁場。磁介質的磁化程度用磁化強度M表征。可定義磁場強度H 為
H＝B/μ0－M
或B＝μ0H＋M＝μH
後式稱為磁介質的本構方程。式中 μ為磁介質的磁導率。將μ寫為μ0μr，μ0為真空磁導率，μr為磁介質的相對磁導率。安培環路定律 磁場強度H沿閉合迴路的積分,等於穿過該迴路所限定的面上的自由電流。這裡迴路的方向與電流的正向按右螺鏇規則選定。這一性質表示為
墷×H＝J
式中J 為自由電流密度。此式及上式表明，磁場屬於有鏇場。磁矢位 對於有鏇場，根據數學理論可以引入矢量位函式A來描述，稱A為矢量磁位，它滿足
B＝墷×A
但是,由上式並不能唯一地決定A，因此對恆定磁場還時常限定墷·A=0。在均勻、各向同性、線性的磁介質中有墷2A＝－μJ
根據磁場中的J和邊界條件求出A和B以通過上式計算磁場。磁場能量 根據M.法拉第與J.C.麥克斯韋的理論，磁場中儲存有能量,能量密度為
。這個能量在磁場的建立及消失過程中將與其他能量形式發生轉化或者以電磁輻射形式向外傳播。