浅谈对磁场强度H和磁感应强度B的认识

周复忠

摘 要：新课程背景下的物理教学，要培养学生的问题意识，质疑能力和创新精神，面对学生的各种问题，教师要在高中范围内为学生寻求尽可能清晰的解答，不能一味敷衍了事。本文从三个方面简单介绍了磁场强度H和磁感应强度B两个物理量的相关内容，同时介绍了高中物理教材对两个量的不同处理及其原因，以期为一些同学答疑解惑，给一线教师以启发。

关键词：磁荷；磁场强度；磁感应强度；磁化强度；粒子模型

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2014）7（S）-0040-2

笔者在进行人教版新教材选修3-1第三章《磁场》第2节《磁感应强度》的教学时，通过演示实验和与电场强度的定义类比来突破难点，形成磁感应强度的概念。在教学过程中，有学生当堂提问，既然把磁场和电场进行类比，为什么不把磁感应强度叫做磁场强度呢？这个问题大概每届学生都会问，笔者自然答道，历史上“磁场强度”这一名称已用来描述其他物理量了。谁知该学生又追问道，“磁场强度”到底是什么物理量呢，这个量也是用来描述磁场性质的吗，如果是，它和“磁感应强度”又有什么区别和联系呢，高中物理为什么不对其进行详细介绍呢？纵观教材和教师教学用书对这些问题都没有详细说明，笔者觉得欠这个学生一个简单易懂的回答，于是就有了以下文字。（以下讨论仅限高中范围）

1 磁场强度H到底是什么

磁场强度是通过类比磁场和电场，基于磁荷的观点，是由库伦提出的用于描述磁场强弱的物理量。1785年库仑仿照研究电场的方法，确立了磁库仑定律：两磁荷间引力和斥力大小与它们的磁荷强度乘积成正比，与它们之间的距离平方成反比，即F=Kqm1·qm2/r2。由此定义磁场中某一点的磁场强度为：H=F/qm，F为试验磁荷qm在磁场中某点所受的磁场力。因而，磁场中某一点的磁场强度，数值上就等于单位正磁荷在该点所受到磁场力。显然，磁场强度的这种定义方法完全是建立在“磁荷”观点基础上的，“磁荷”观点是一个古老的观点，事实上真正的磁荷并不存在。在磁库仑定律确立三十五年以后，奥斯特发现电流对磁针也有磁力作用，从此，人们就揭开了磁的本质。磁的本质是运动着的电荷，运动电荷（电流）会在其周围激发磁场。于是，在认识了磁的本质之后，人们再次去描述磁场强弱时就采用磁感应强度B这个物理量了。

2 磁场强度H和磁感应强度B有什么关系

事实上在近代电磁学中把磁场强度H仅作为描述磁场的一个辅助量，且仅在深入讨论磁介质中的磁场性质时才出现。在某真空环境中，若有一电流I，则其周围空间就充满了磁场，某点的磁场强度可叫H。现在我们设想该电流I不是存在于真空环境中而存在于充满某种材料的空间里，我们可以称材料为磁介质，现在就相当于把磁场H加到某种材料当中，材料受H影响会产生一个附加场，我们把这个过程叫做磁介质的“磁化”，即磁介质有了磁性，也产生了磁场。现在我们进一步设想在磁场中的该点放一试探电流元，那么它感受到就是总磁场而不再是H，试探电流元感受到的总磁场即高中物理教材定义的磁感应强度B。综上所述，可以把磁场强度H和磁感应强度B关系总结如下：

（1）H是电流I产生的磁场，B是试探电流元实际感受到的磁场。

（2）H是外场，B是总场，即磁感应强度B应是电流I产生的磁场H和磁介质被磁化产生的磁场M的矢量和。

（3）磁场强度H和磁感应强度B关系的数学表达可写成：B（r）=H（r）+M（r）（为了方便高中生理解不引入磁导率），r表示空间处某一点，注意上式对磁场中任何一点都成立。

（4）在空间没有磁介质存在时，也就是当磁化强度M为零时，磁感应强度B=H。

值得一提的是，从上面的分析我们可以看出磁场强度H和磁感应强度B的单位应该是相同的。磁感应强度的单位是特斯拉，1T=1N/A·m，而很多参考书又会告诉我们磁场强度的单位是A/m。 看似H和B单位的不同，其实仅仅是由于最开始研究力学用的单位，和开始研究电荷、电流的单位完全独立，导致的一种单位换算。既然知道了B和H单位不同只是由于电流和牛顿力学导致的，近代电磁学为了简化，将二者化为相同的单位，这就是电磁学里常用的高斯制。

3 为什么把B叫做磁感应强度

B（r）=H（r）+M（r），上式可以进一步解释，总磁场等于外加磁场和感生的磁场（磁介质磁化产生的附加场）的矢量和，上式中H来源于外场，就叫它磁场强度；M是H磁化感应的，就叫它磁化强度；而B既然表示总场，已经考虑了感应产生的磁化强度M，就称B为磁感应强度。

4 高中物理为什么不介绍磁场强度H

首先，是因为磁场强度H仅在深入讨论磁介质中的磁场性质时才出现，而中学阶段所讨论的都是真空或空气中的磁场。

其次，是因为磁感应强度B是一个更基本的描述磁场强弱的物理量。

（1）尽管高中物理教材磁感应强度是通过B=Fmax/Il 定义的，但更本质更严谨的定义方法应是B=Fmax/q0v，这是因为电磁学本身就是研究电磁场与电荷间相互作用及运动规律的，其中B的方向为max×的方向，具体可用右手螺旋法判定。

（2）电流的微观机制告诉我们，电流的本质是载荷受力产生的漂移，所以粒子模型比电流模型更加基本。

（3）H是通过电流的磁效应得到的，B是通过粒子在磁场中的运动定义的，由于粒子模型比电流模型更加基本所以磁感应强度B比磁场强度H更加基本。新课程基本理念之一是在课程内容上体现基础性，所以高中物理教科书选用磁感应强度B这一更基本、更基础的物理量来描述磁场的性质也就不足为奇了。

参考文献：

[1]梁灿斌，秦光戎，梁竹健.电磁学[M].北京：高等教出版社，1980.

[2]中华人名共和国教育部.普通高中物理课程标准（实验）[S].北京：人民教育出版社，2003.

[3]邹书云.《磁场对运动电荷的作用》教学设计[J].物理教学探讨，2009，（11）：22.

（栏目编辑 罗琬华）

摘 要：新课程背景下的物理教学，要培养学生的问题意识，质疑能力和创新精神，面对学生的各种问题，教师要在高中范围内为学生寻求尽可能清晰的解答，不能一味敷衍了事。本文从三个方面简单介绍了磁场强度H和磁感应强度B两个物理量的相关内容，同时介绍了高中物理教材对两个量的不同处理及其原因，以期为一些同学答疑解惑，给一线教师以启发。

关键词：磁荷；磁场强度；磁感应强度；磁化强度；粒子模型

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2014）7（S）-0040-2

笔者在进行人教版新教材选修3-1第三章《磁场》第2节《磁感应强度》的教学时，通过演示实验和与电场强度的定义类比来突破难点，形成磁感应强度的概念。在教学过程中，有学生当堂提问，既然把磁场和电场进行类比，为什么不把磁感应强度叫做磁场强度呢？这个问题大概每届学生都会问，笔者自然答道，历史上“磁场强度”这一名称已用来描述其他物理量了。谁知该学生又追问道，“磁场强度”到底是什么物理量呢，这个量也是用来描述磁场性质的吗，如果是，它和“磁感应强度”又有什么区别和联系呢，高中物理为什么不对其进行详细介绍呢？纵观教材和教师教学用书对这些问题都没有详细说明，笔者觉得欠这个学生一个简单易懂的回答，于是就有了以下文字。（以下讨论仅限高中范围）

1 磁场强度H到底是什么

磁场强度是通过类比磁场和电场，基于磁荷的观点，是由库伦提出的用于描述磁场强弱的物理量。1785年库仑仿照研究电场的方法，确立了磁库仑定律：两磁荷间引力和斥力大小与它们的磁荷强度乘积成正比，与它们之间的距离平方成反比，即F=Kqm1·qm2/r2。由此定义磁场中某一点的磁场强度为：H=F/qm，F为试验磁荷qm在磁场中某点所受的磁场力。因而，磁场中某一点的磁场强度，数值上就等于单位正磁荷在该点所受到磁场力。显然，磁场强度的这种定义方法完全是建立在“磁荷”观点基础上的，“磁荷”观点是一个古老的观点，事实上真正的磁荷并不存在。在磁库仑定律确立三十五年以后，奥斯特发现电流对磁针也有磁力作用，从此，人们就揭开了磁的本质。磁的本质是运动着的电荷，运动电荷（电流）会在其周围激发磁场。于是，在认识了磁的本质之后，人们再次去描述磁场强弱时就采用磁感应强度B这个物理量了。

2 磁场强度H和磁感应强度B有什么关系

事实上在近代电磁学中把磁场强度H仅作为描述磁场的一个辅助量，且仅在深入讨论磁介质中的磁场性质时才出现。在某真空环境中，若有一电流I，则其周围空间就充满了磁场，某点的磁场强度可叫H。现在我们设想该电流I不是存在于真空环境中而存在于充满某种材料的空间里，我们可以称材料为磁介质，现在就相当于把磁场H加到某种材料当中，材料受H影响会产生一个附加场，我们把这个过程叫做磁介质的“磁化”，即磁介质有了磁性，也产生了磁场。现在我们进一步设想在磁场中的该点放一试探电流元，那么它感受到就是总磁场而不再是H，试探电流元感受到的总磁场即高中物理教材定义的磁感应强度B。综上所述，可以把磁场强度H和磁感应强度B关系总结如下：

（1）H是电流I产生的磁场，B是试探电流元实际感受到的磁场。

（2）H是外场，B是总场，即磁感应强度B应是电流I产生的磁场H和磁介质被磁化产生的磁场M的矢量和。

（3）磁场强度H和磁感应强度B关系的数学表达可写成：B（r）=H（r）+M（r）（为了方便高中生理解不引入磁导率），r表示空间处某一点，注意上式对磁场中任何一点都成立。

（4）在空间没有磁介质存在时，也就是当磁化强度M为零时，磁感应强度B=H。

值得一提的是，从上面的分析我们可以看出磁场强度H和磁感应强度B的单位应该是相同的。磁感应强度的单位是特斯拉，1T=1N/A·m，而很多参考书又会告诉我们磁场强度的单位是A/m。 看似H和B单位的不同，其实仅仅是由于最开始研究力学用的单位，和开始研究电荷、电流的单位完全独立，导致的一种单位换算。既然知道了B和H单位不同只是由于电流和牛顿力学导致的，近代电磁学为了简化，将二者化为相同的单位，这就是电磁学里常用的高斯制。

3 为什么把B叫做磁感应强度

B（r）=H（r）+M（r），上式可以进一步解释，总磁场等于外加磁场和感生的磁场（磁介质磁化产生的附加场）的矢量和，上式中H来源于外场，就叫它磁场强度；M是H磁化感应的，就叫它磁化强度；而B既然表示总场，已经考虑了感应产生的磁化强度M，就称B为磁感应强度。

4 高中物理为什么不介绍磁场强度H

首先，是因为磁场强度H仅在深入讨论磁介质中的磁场性质时才出现，而中学阶段所讨论的都是真空或空气中的磁场。

其次，是因为磁感应强度B是一个更基本的描述磁场强弱的物理量。

（1）尽管高中物理教材磁感应强度是通过B=Fmax/Il 定义的，但更本质更严谨的定义方法应是B=Fmax/q0v，这是因为电磁学本身就是研究电磁场与电荷间相互作用及运动规律的，其中B的方向为max×的方向，具体可用右手螺旋法判定。

（2）电流的微观机制告诉我们，电流的本质是载荷受力产生的漂移，所以粒子模型比电流模型更加基本。

（3）H是通过电流的磁效应得到的，B是通过粒子在磁场中的运动定义的，由于粒子模型比电流模型更加基本所以磁感应强度B比磁场强度H更加基本。新课程基本理念之一是在课程内容上体现基础性，所以高中物理教科书选用磁感应强度B这一更基本、更基础的物理量来描述磁场的性质也就不足为奇了。

参考文献：

[1]梁灿斌，秦光戎，梁竹健.电磁学[M].北京：高等教出版社，1980.

[2]中华人名共和国教育部.普通高中物理课程标准（实验）[S].北京：人民教育出版社，2003.

[3]邹书云.《磁场对运动电荷的作用》教学设计[J].物理教学探讨，2009，（11）：22.

（栏目编辑 罗琬华）

摘 要：新课程背景下的物理教学，要培养学生的问题意识，质疑能力和创新精神，面对学生的各种问题，教师要在高中范围内为学生寻求尽可能清晰的解答，不能一味敷衍了事。本文从三个方面简单介绍了磁场强度H和磁感应强度B两个物理量的相关内容，同时介绍了高中物理教材对两个量的不同处理及其原因，以期为一些同学答疑解惑，给一线教师以启发。

关键词：磁荷；磁场强度；磁感应强度；磁化强度；粒子模型

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2014）7（S）-0040-2

笔者在进行人教版新教材选修3-1第三章《磁场》第2节《磁感应强度》的教学时，通过演示实验和与电场强度的定义类比来突破难点，形成磁感应强度的概念。在教学过程中，有学生当堂提问，既然把磁场和电场进行类比，为什么不把磁感应强度叫做磁场强度呢？这个问题大概每届学生都会问，笔者自然答道，历史上“磁场强度”这一名称已用来描述其他物理量了。谁知该学生又追问道，“磁场强度”到底是什么物理量呢，这个量也是用来描述磁场性质的吗，如果是，它和“磁感应强度”又有什么区别和联系呢，高中物理为什么不对其进行详细介绍呢？纵观教材和教师教学用书对这些问题都没有详细说明，笔者觉得欠这个学生一个简单易懂的回答，于是就有了以下文字。（以下讨论仅限高中范围）

1 磁场强度H到底是什么

磁场强度是通过类比磁场和电场，基于磁荷的观点，是由库伦提出的用于描述磁场强弱的物理量。1785年库仑仿照研究电场的方法，确立了磁库仑定律：两磁荷间引力和斥力大小与它们的磁荷强度乘积成正比，与它们之间的距离平方成反比，即F=Kqm1·qm2/r2。由此定义磁场中某一点的磁场强度为：H=F/qm，F为试验磁荷qm在磁场中某点所受的磁场力。因而，磁场中某一点的磁场强度，数值上就等于单位正磁荷在该点所受到磁场力。显然，磁场强度的这种定义方法完全是建立在“磁荷”观点基础上的，“磁荷”观点是一个古老的观点，事实上真正的磁荷并不存在。在磁库仑定律确立三十五年以后，奥斯特发现电流对磁针也有磁力作用，从此，人们就揭开了磁的本质。磁的本质是运动着的电荷，运动电荷（电流）会在其周围激发磁场。于是，在认识了磁的本质之后，人们再次去描述磁场强弱时就采用磁感应强度B这个物理量了。

2 磁场强度H和磁感应强度B有什么关系

事实上在近代电磁学中把磁场强度H仅作为描述磁场的一个辅助量，且仅在深入讨论磁介质中的磁场性质时才出现。在某真空环境中，若有一电流I，则其周围空间就充满了磁场，某点的磁场强度可叫H。现在我们设想该电流I不是存在于真空环境中而存在于充满某种材料的空间里，我们可以称材料为磁介质，现在就相当于把磁场H加到某种材料当中，材料受H影响会产生一个附加场，我们把这个过程叫做磁介质的“磁化”，即磁介质有了磁性，也产生了磁场。现在我们进一步设想在磁场中的该点放一试探电流元，那么它感受到就是总磁场而不再是H，试探电流元感受到的总磁场即高中物理教材定义的磁感应强度B。综上所述，可以把磁场强度H和磁感应强度B关系总结如下：

（1）H是电流I产生的磁场，B是试探电流元实际感受到的磁场。

（2）H是外场，B是总场，即磁感应强度B应是电流I产生的磁场H和磁介质被磁化产生的磁场M的矢量和。

（3）磁场强度H和磁感应强度B关系的数学表达可写成：B（r）=H（r）+M（r）（为了方便高中生理解不引入磁导率），r表示空间处某一点，注意上式对磁场中任何一点都成立。

（4）在空间没有磁介质存在时，也就是当磁化强度M为零时，磁感应强度B=H。

值得一提的是，从上面的分析我们可以看出磁场强度H和磁感应强度B的单位应该是相同的。磁感应强度的单位是特斯拉，1T=1N/A·m，而很多参考书又会告诉我们磁场强度的单位是A/m。 看似H和B单位的不同，其实仅仅是由于最开始研究力学用的单位，和开始研究电荷、电流的单位完全独立，导致的一种单位换算。既然知道了B和H单位不同只是由于电流和牛顿力学导致的，近代电磁学为了简化，将二者化为相同的单位，这就是电磁学里常用的高斯制。

3 为什么把B叫做磁感应强度

B（r）=H（r）+M（r），上式可以进一步解释，总磁场等于外加磁场和感生的磁场（磁介质磁化产生的附加场）的矢量和，上式中H来源于外场，就叫它磁场强度；M是H磁化感应的，就叫它磁化强度；而B既然表示总场，已经考虑了感应产生的磁化强度M，就称B为磁感应强度。

4 高中物理为什么不介绍磁场强度H

首先，是因为磁场强度H仅在深入讨论磁介质中的磁场性质时才出现，而中学阶段所讨论的都是真空或空气中的磁场。

其次，是因为磁感应强度B是一个更基本的描述磁场强弱的物理量。

（1）尽管高中物理教材磁感应强度是通过B=Fmax/Il 定义的，但更本质更严谨的定义方法应是B=Fmax/q0v，这是因为电磁学本身就是研究电磁场与电荷间相互作用及运动规律的，其中B的方向为max×的方向，具体可用右手螺旋法判定。

（2）电流的微观机制告诉我们，电流的本质是载荷受力产生的漂移，所以粒子模型比电流模型更加基本。

（3）H是通过电流的磁效应得到的，B是通过粒子在磁场中的运动定义的，由于粒子模型比电流模型更加基本所以磁感应强度B比磁场强度H更加基本。新课程基本理念之一是在课程内容上体现基础性，所以高中物理教科书选用磁感应强度B这一更基本、更基础的物理量来描述磁场的性质也就不足为奇了。

参考文献：

[1]梁灿斌，秦光戎，梁竹健.电磁学[M].北京：高等教出版社，1980.

[2]中华人名共和国教育部.普通高中物理课程标准（实验）[S].北京：人民教育出版社，2003.

[3]邹书云.《磁场对运动电荷的作用》教学设计[J].物理教学探讨，2009，（11）：22.

（栏目编辑 罗琬华）