§36-2 H场

接下来,要将式(36.10)中所写出的电流代入麦克斯韦方程组。得:

513-3

可以将含M的项移至式的左边:

513-4

正如第32章所述,许多人喜欢把(E+P/∈0 )写成一个新的矢量场D/∈0 。同理,把[B-M/(∈0 c2 )]写成一个单独的矢量场也往往较为方便。我们 决定用下式定义一个新的矢量场H:

513-8  (36.12)

于是式(36.11)变成:

513-9

这看来似乎较简单,但所有的复杂性都被隐藏在字母D和H之中了。

现在得给你们一个警告。许多采用米·千克·秒(mks)制的人们却曾决定用一个与这里的H不同的定义。将他们的 场叫做H′(当然,他们也仍然叫它为H,而不加上一撇),它被定义为:

H′=∈0 c2 B-M (36.14)

(并且,他们通常把∈0 c2 写成新的数1/μ0 ,这样他们所要记住的常数就又多了一个)。采用这一定义,式(36.13)看起来甚至更为简单:

514-1  (36.15)

但若用H′的定义,则困难在于:第一,它与不采用米·千克·秒制的人们的定义不相符;第二,它使得H′和B有不同的单位。我们认为,H具有与B相同的单位——而不是像H′那样具有M的单位——更加方便。但如果你将成为一名工程师,并且将从事变压器、电磁铁等的设计工作,那你就得小心注意。你将会发现许多书本是采用式(36.14)作为H的定义,而不是采用我们在式(36.12)中的定义,还有其他许多书——特别是有关磁性材料的手册——按照我们所用的方式把B和H联系了起来。你得仔细弄清楚他们所用的定义。

一种区别的办法是根据他们所用的单位。应该记住在米·千克·秒制中,B——从而我们的 H——都是以如下单位度量的:1Wbm-2 等于10000Gs。在米·千克·秒制中,磁矩(电流乘以一面积)的单位为1Am2 。于是磁化强度M就具有单位:1Am-1 。对于H′来说,其单位与M的一样。你可以看到,这也与式(36.15)相符,因为▽具有1被长度除的量纲。那些从事电磁铁工作的人们,也有把H(采用那H′的定义)的单位叫作“1安培 /米”的习惯——考虑到绕组上的导线匝数。可是“匝”实际上是一个无量纲数,因而不至于打扰你们。既然我们的H等于H′/(∈0 c2 ),所以如果你正在采用米·千克·秒制,则H(以Wbm-2 计的)就等于4π×10-7 乘以H′(以Am-1 计)。记住H(以Gs计)=0.0126H′(以Am-1 计),也许会更方便。

还有另一桩更为糟糕的事情。许多采用我们 关于H定义的人们还决意要对H和B的单位赋予不同名称 !尽管它们具有相同量纲,但他们还是叫B的单位为高斯 ,而把H的单位叫做奥斯特 (当然,是为了纪念高斯和奥斯特两人)。因此,在许多书本中你会找到一些用高斯表达的B和用奥斯特表达的H而做成的曲线,它们实际上是同一种单位——即米·千克·秒制的单位的10-4 倍。关于磁性单位的混乱情况我们已将其综合列于表36-1上。

表36-1 磁量单位

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