周復忠

摘 要：新課程背景下的物理教學，要培養(yǎng)學生的問題意識，質(zhì)疑能力和創(chuàng)新精神，面對學生的各種問題，教師要在高中范圍內(nèi)為學生尋求盡可能清晰的解答，不能一味敷衍了事。本文從三個方面簡單介紹了磁場強度H和磁感應強度B兩個物理量的相關內(nèi)容，同時介紹了高中物理教材對兩個量的不同處理及其原因，以期為一些同學答疑解惑，給一線教師以啟發(fā)。

關鍵詞：磁荷；磁場強度；磁感應強度；磁化強度；粒子模型

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2014）7（S）-0040-2

筆者在進行人教版新教材選修3-1第三章《磁場》第2節(jié)《磁感應強度》的教學時，通過演示實驗和與電場強度的定義類比來突破難點，形成磁感應強度的概念。在教學過程中，有學生當堂提問，既然把磁場和電場進行類比，為什么不把磁感應強度叫做磁場強度呢？這個問題大概每屆學生都會問，筆者自然答道，歷史上“磁場強度”這一名稱已用來描述其他物理量了。誰知該學生又追問道，“磁場強度”到底是什么物理量呢，這個量也是用來描述磁場性質(zhì)的嗎，如果是，它和“磁感應強度”又有什么區(qū)別和聯(lián)系呢，高中物理為什么不對其進行詳細介紹呢？縱觀教材和教師教學用書對這些問題都沒有詳細說明，筆者覺得欠這個學生一個簡單易懂的回答，于是就有了以下文字。（以下討論僅限高中范圍）

1 磁場強度H到底是什么

磁場強度是通過類比磁場和電場，基于磁荷的觀點，是由庫倫提出的用于描述磁場強弱的物理量。1785年庫侖仿照研究電場的方法，確立了磁庫侖定律：兩磁荷間引力和斥力大小與它們的磁荷強度乘積成正比，與它們之間的距離平方成反比，即F=Kqm1·qm2/r2。由此定義磁場中某一點的磁場強度為：H=F/qm，F(xiàn)為試驗磁荷qm在磁場中某點所受的磁場力。因而，磁場中某一點的磁場強度，數(shù)值上就等于單位正磁荷在該點所受到磁場力。顯然，磁場強度的這種定義方法完全是建立在“磁荷”觀點基礎上的，“磁荷”觀點是一個古老的觀點，事實上真正的磁荷并不存在。在磁庫侖定律確立三十五年以后，奧斯特發(fā)現(xiàn)電流對磁針也有磁力作用，從此，人們就揭開了磁的本質(zhì)。磁的本質(zhì)是運動著的電荷，運動電荷（電流）會在其周圍激發(fā)磁場。于是，在認識了磁的本質(zhì)之后，人們再次去描述磁場強弱時就采用磁感應強度B這個物理量了。

2 磁場強度H和磁感應強度B有什么關系

事實上在近代電磁學中把磁場強度H僅作為描述磁場的一個輔助量，且僅在深入討論磁介質(zhì)中的磁場性質(zhì)時才出現(xiàn)。在某真空環(huán)境中，若有一電流I，則其周圍空間就充滿了磁場，某點的磁場強度可叫H?，F(xiàn)在我們設想該電流I不是存在于真空環(huán)境中而存在于充滿某種材料的空間里，我們可以稱材料為磁介質(zhì)，現(xiàn)在就相當于把磁場H加到某種材料當中，材料受H影響會產(chǎn)生一個附加場，我們把這個過程叫做磁介質(zhì)的“磁化”，即磁介質(zhì)有了磁性，也產(chǎn)生了磁場。現(xiàn)在我們進一步設想在磁場中的該點放一試探電流元，那么它感受到就是總磁場而不再是H，試探電流元感受到的總磁場即高中物理教材定義的磁感應強度B。綜上所述，可以把磁場強度H和磁感應強度B關系總結如下：

（1）H是電流I產(chǎn)生的磁場，B是試探電流元實際感受到的磁場。

（2）H是外場，B是總場，即磁感應強度B應是電流I產(chǎn)生的磁場H和磁介質(zhì)被磁化產(chǎn)生的磁場M的矢量和。

（3）磁場強度H和磁感應強度B關系的數(shù)學表達可寫成：B（r）=H（r）+M（r）（為了方便高中生理解不引入磁導率），r表示空間處某一點，注意上式對磁場中任何一點都成立。

（4）在空間沒有磁介質(zhì)存在時，也就是當磁化強度M為零時，磁感應強度B=H。

值得一提的是，從上面的分析我們可以看出磁場強度H和磁感應強度B的單位應該是相同的。磁感應強度的單位是特斯拉，1T=1N/A·m，而很多參考書又會告訴我們磁場強度的單位是A/m。 看似H和B單位的不同，其實僅僅是由于最開始研究力學用的單位，和開始研究電荷、電流的單位完全獨立，導致的一種單位換算。既然知道了B和H單位不同只是由于電流和牛頓力學導致的，近代電磁學為了簡化，將二者化為相同的單位，這就是電磁學里常用的高斯制。

3 為什么把B叫做磁感應強度

B（r）=H（r）+M（r），上式可以進一步解釋，總磁場等于外加磁場和感生的磁場（磁介質(zhì)磁化產(chǎn)生的附加場）的矢量和，上式中H來源于外場，就叫它磁場強度；M是H磁化感應的，就叫它磁化強度；而B既然表示總場，已經(jīng)考慮了感應產(chǎn)生的磁化強度M，就稱B為磁感應強度。

4 高中物理為什么不介紹磁場強度H

首先，是因為磁場強度H僅在深入討論磁介質(zhì)中的磁場性質(zhì)時才出現(xiàn)，而中學階段所討論的都是真空或空氣中的磁場。

其次，是因為磁感應強度B是一個更基本的描述磁場強弱的物理量。

（1）盡管高中物理教材磁感應強度是通過B=Fmax/Il 定義的，但更本質(zhì)更嚴謹?shù)亩x方法應是B=Fmax/q0v，這是因為電磁學本身就是研究電磁場與電荷間相互作用及運動規(guī)律的，其中B的方向為max×的方向，具體可用右手螺旋法判定。

（2）電流的微觀機制告訴我們，電流的本質(zhì)是載荷受力產(chǎn)生的漂移，所以粒子模型比電流模型更加基本。

（3）H是通過電流的磁效應得到的，B是通過粒子在磁場中的運動定義的，由于粒子模型比電流模型更加基本所以磁感應強度B比磁場強度H更加基本。新課程基本理念之一是在課程內(nèi)容上體現(xiàn)基礎性，所以高中物理教科書選用磁感應強度B這一更基本、更基礎的物理量來描述磁場的性質(zhì)也就不足為奇了。

參考文獻：

[1]梁燦斌，秦光戎，梁竹健.電磁學[M].北京：高等教出版社，1980.

[2]中華人名共和國教育部.普通高中物理課程標準（實驗）[S].北京：人民教育出版社，2003.

[3]鄒書云.《磁場對運動電荷的作用》教學設計[J].物理教學探討，2009，（11）：22.

（欄目編輯 羅琬華）

摘 要：新課程背景下的物理教學，要培養(yǎng)學生的問題意識，質(zhì)疑能力和創(chuàng)新精神，面對學生的各種問題，教師要在高中范圍內(nèi)為學生尋求盡可能清晰的解答，不能一味敷衍了事。本文從三個方面簡單介紹了磁場強度H和磁感應強度B兩個物理量的相關內(nèi)容，同時介紹了高中物理教材對兩個量的不同處理及其原因，以期為一些同學答疑解惑，給一線教師以啟發(fā)。

關鍵詞：磁荷；磁場強度；磁感應強度；磁化強度；粒子模型

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2014）7（S）-0040-2

筆者在進行人教版新教材選修3-1第三章《磁場》第2節(jié)《磁感應強度》的教學時，通過演示實驗和與電場強度的定義類比來突破難點，形成磁感應強度的概念。在教學過程中，有學生當堂提問，既然把磁場和電場進行類比，為什么不把磁感應強度叫做磁場強度呢？這個問題大概每屆學生都會問，筆者自然答道，歷史上“磁場強度”這一名稱已用來描述其他物理量了。誰知該學生又追問道，“磁場強度”到底是什么物理量呢，這個量也是用來描述磁場性質(zhì)的嗎，如果是，它和“磁感應強度”又有什么區(qū)別和聯(lián)系呢，高中物理為什么不對其進行詳細介紹呢？縱觀教材和教師教學用書對這些問題都沒有詳細說明，筆者覺得欠這個學生一個簡單易懂的回答，于是就有了以下文字。（以下討論僅限高中范圍）

1 磁場強度H到底是什么

磁場強度是通過類比磁場和電場，基于磁荷的觀點，是由庫倫提出的用于描述磁場強弱的物理量。1785年庫侖仿照研究電場的方法，確立了磁庫侖定律：兩磁荷間引力和斥力大小與它們的磁荷強度乘積成正比，與它們之間的距離平方成反比，即F=Kqm1·qm2/r2。由此定義磁場中某一點的磁場強度為：H=F/qm，F(xiàn)為試驗磁荷qm在磁場中某點所受的磁場力。因而，磁場中某一點的磁場強度，數(shù)值上就等于單位正磁荷在該點所受到磁場力。顯然，磁場強度的這種定義方法完全是建立在“磁荷”觀點基礎上的，“磁荷”觀點是一個古老的觀點，事實上真正的磁荷并不存在。在磁庫侖定律確立三十五年以后，奧斯特發(fā)現(xiàn)電流對磁針也有磁力作用，從此，人們就揭開了磁的本質(zhì)。磁的本質(zhì)是運動著的電荷，運動電荷（電流）會在其周圍激發(fā)磁場。于是，在認識了磁的本質(zhì)之后，人們再次去描述磁場強弱時就采用磁感應強度B這個物理量了。

2 磁場強度H和磁感應強度B有什么關系

事實上在近代電磁學中把磁場強度H僅作為描述磁場的一個輔助量，且僅在深入討論磁介質(zhì)中的磁場性質(zhì)時才出現(xiàn)。在某真空環(huán)境中，若有一電流I，則其周圍空間就充滿了磁場，某點的磁場強度可叫H?，F(xiàn)在我們設想該電流I不是存在于真空環(huán)境中而存在于充滿某種材料的空間里，我們可以稱材料為磁介質(zhì)，現(xiàn)在就相當于把磁場H加到某種材料當中，材料受H影響會產(chǎn)生一個附加場，我們把這個過程叫做磁介質(zhì)的“磁化”，即磁介質(zhì)有了磁性，也產(chǎn)生了磁場?，F(xiàn)在我們進一步設想在磁場中的該點放一試探電流元，那么它感受到就是總磁場而不再是H，試探電流元感受到的總磁場即高中物理教材定義的磁感應強度B。綜上所述，可以把磁場強度H和磁感應強度B關系總結如下：

（1）H是電流I產(chǎn)生的磁場，B是試探電流元實際感受到的磁場。

（2）H是外場，B是總場，即磁感應強度B應是電流I產(chǎn)生的磁場H和磁介質(zhì)被磁化產(chǎn)生的磁場M的矢量和。

（3）磁場強度H和磁感應強度B關系的數(shù)學表達可寫成：B（r）=H（r）+M（r）（為了方便高中生理解不引入磁導率），r表示空間處某一點，注意上式對磁場中任何一點都成立。

（4）在空間沒有磁介質(zhì)存在時，也就是當磁化強度M為零時，磁感應強度B=H。

值得一提的是，從上面的分析我們可以看出磁場強度H和磁感應強度B的單位應該是相同的。磁感應強度的單位是特斯拉，1T=1N/A·m，而很多參考書又會告訴我們磁場強度的單位是A/m。 看似H和B單位的不同，其實僅僅是由于最開始研究力學用的單位，和開始研究電荷、電流的單位完全獨立，導致的一種單位換算。既然知道了B和H單位不同只是由于電流和牛頓力學導致的，近代電磁學為了簡化，將二者化為相同的單位，這就是電磁學里常用的高斯制。

3 為什么把B叫做磁感應強度

B（r）=H（r）+M（r），上式可以進一步解釋，總磁場等于外加磁場和感生的磁場（磁介質(zhì)磁化產(chǎn)生的附加場）的矢量和，上式中H來源于外場，就叫它磁場強度；M是H磁化感應的，就叫它磁化強度；而B既然表示總場，已經(jīng)考慮了感應產(chǎn)生的磁化強度M，就稱B為磁感應強度。

4 高中物理為什么不介紹磁場強度H

首先，是因為磁場強度H僅在深入討論磁介質(zhì)中的磁場性質(zhì)時才出現(xiàn)，而中學階段所討論的都是真空或空氣中的磁場。

其次，是因為磁感應強度B是一個更基本的描述磁場強弱的物理量。

（1）盡管高中物理教材磁感應強度是通過B=Fmax/Il 定義的，但更本質(zhì)更嚴謹?shù)亩x方法應是B=Fmax/q0v，這是因為電磁學本身就是研究電磁場與電荷間相互作用及運動規(guī)律的，其中B的方向為max×的方向，具體可用右手螺旋法判定。

（2）電流的微觀機制告訴我們，電流的本質(zhì)是載荷受力產(chǎn)生的漂移，所以粒子模型比電流模型更加基本。

（3）H是通過電流的磁效應得到的，B是通過粒子在磁場中的運動定義的，由于粒子模型比電流模型更加基本所以磁感應強度B比磁場強度H更加基本。新課程基本理念之一是在課程內(nèi)容上體現(xiàn)基礎性，所以高中物理教科書選用磁感應強度B這一更基本、更基礎的物理量來描述磁場的性質(zhì)也就不足為奇了。

參考文獻：

[1]梁燦斌，秦光戎，梁竹健.電磁學[M].北京：高等教出版社，1980.

[2]中華人名共和國教育部.普通高中物理課程標準（實驗）[S].北京：人民教育出版社，2003.

[3]鄒書云.《磁場對運動電荷的作用》教學設計[J].物理教學探討，2009，（11）：22.

（欄目編輯 羅琬華）

摘 要：新課程背景下的物理教學，要培養(yǎng)學生的問題意識，質(zhì)疑能力和創(chuàng)新精神，面對學生的各種問題，教師要在高中范圍內(nèi)為學生尋求盡可能清晰的解答，不能一味敷衍了事。本文從三個方面簡單介紹了磁場強度H和磁感應強度B兩個物理量的相關內(nèi)容，同時介紹了高中物理教材對兩個量的不同處理及其原因，以期為一些同學答疑解惑，給一線教師以啟發(fā)。

關鍵詞：磁荷；磁場強度；磁感應強度；磁化強度；粒子模型

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2014）7（S）-0040-2

筆者在進行人教版新教材選修3-1第三章《磁場》第2節(jié)《磁感應強度》的教學時，通過演示實驗和與電場強度的定義類比來突破難點，形成磁感應強度的概念。在教學過程中，有學生當堂提問，既然把磁場和電場進行類比，為什么不把磁感應強度叫做磁場強度呢？這個問題大概每屆學生都會問，筆者自然答道，歷史上“磁場強度”這一名稱已用來描述其他物理量了。誰知該學生又追問道，“磁場強度”到底是什么物理量呢，這個量也是用來描述磁場性質(zhì)的嗎，如果是，它和“磁感應強度”又有什么區(qū)別和聯(lián)系呢，高中物理為什么不對其進行詳細介紹呢？縱觀教材和教師教學用書對這些問題都沒有詳細說明，筆者覺得欠這個學生一個簡單易懂的回答，于是就有了以下文字。（以下討論僅限高中范圍）

1 磁場強度H到底是什么

磁場強度是通過類比磁場和電場，基于磁荷的觀點，是由庫倫提出的用于描述磁場強弱的物理量。1785年庫侖仿照研究電場的方法，確立了磁庫侖定律：兩磁荷間引力和斥力大小與它們的磁荷強度乘積成正比，與它們之間的距離平方成反比，即F=Kqm1·qm2/r2。由此定義磁場中某一點的磁場強度為：H=F/qm，F(xiàn)為試驗磁荷qm在磁場中某點所受的磁場力。因而，磁場中某一點的磁場強度，數(shù)值上就等于單位正磁荷在該點所受到磁場力。顯然，磁場強度的這種定義方法完全是建立在“磁荷”觀點基礎上的，“磁荷”觀點是一個古老的觀點，事實上真正的磁荷并不存在。在磁庫侖定律確立三十五年以后，奧斯特發(fā)現(xiàn)電流對磁針也有磁力作用，從此，人們就揭開了磁的本質(zhì)。磁的本質(zhì)是運動著的電荷，運動電荷（電流）會在其周圍激發(fā)磁場。于是，在認識了磁的本質(zhì)之后，人們再次去描述磁場強弱時就采用磁感應強度B這個物理量了。

2 磁場強度H和磁感應強度B有什么關系

事實上在近代電磁學中把磁場強度H僅作為描述磁場的一個輔助量，且僅在深入討論磁介質(zhì)中的磁場性質(zhì)時才出現(xiàn)。在某真空環(huán)境中，若有一電流I，則其周圍空間就充滿了磁場，某點的磁場強度可叫H?，F(xiàn)在我們設想該電流I不是存在于真空環(huán)境中而存在于充滿某種材料的空間里，我們可以稱材料為磁介質(zhì)，現(xiàn)在就相當于把磁場H加到某種材料當中，材料受H影響會產(chǎn)生一個附加場，我們把這個過程叫做磁介質(zhì)的“磁化”，即磁介質(zhì)有了磁性，也產(chǎn)生了磁場。現(xiàn)在我們進一步設想在磁場中的該點放一試探電流元，那么它感受到就是總磁場而不再是H，試探電流元感受到的總磁場即高中物理教材定義的磁感應強度B。綜上所述，可以把磁場強度H和磁感應強度B關系總結如下：

（1）H是電流I產(chǎn)生的磁場，B是試探電流元實際感受到的磁場。

（2）H是外場，B是總場，即磁感應強度B應是電流I產(chǎn)生的磁場H和磁介質(zhì)被磁化產(chǎn)生的磁場M的矢量和。

（3）磁場強度H和磁感應強度B關系的數(shù)學表達可寫成：B（r）=H（r）+M（r）（為了方便高中生理解不引入磁導率），r表示空間處某一點，注意上式對磁場中任何一點都成立。

（4）在空間沒有磁介質(zhì)存在時，也就是當磁化強度M為零時，磁感應強度B=H。

值得一提的是，從上面的分析我們可以看出磁場強度H和磁感應強度B的單位應該是相同的。磁感應強度的單位是特斯拉，1T=1N/A·m，而很多參考書又會告訴我們磁場強度的單位是A/m。 看似H和B單位的不同，其實僅僅是由于最開始研究力學用的單位，和開始研究電荷、電流的單位完全獨立，導致的一種單位換算。既然知道了B和H單位不同只是由于電流和牛頓力學導致的，近代電磁學為了簡化，將二者化為相同的單位，這就是電磁學里常用的高斯制。

3 為什么把B叫做磁感應強度

B（r）=H（r）+M（r），上式可以進一步解釋，總磁場等于外加磁場和感生的磁場（磁介質(zhì)磁化產(chǎn)生的附加場）的矢量和，上式中H來源于外場，就叫它磁場強度；M是H磁化感應的，就叫它磁化強度；而B既然表示總場，已經(jīng)考慮了感應產(chǎn)生的磁化強度M，就稱B為磁感應強度。

4 高中物理為什么不介紹磁場強度H

首先，是因為磁場強度H僅在深入討論磁介質(zhì)中的磁場性質(zhì)時才出現(xiàn)，而中學階段所討論的都是真空或空氣中的磁場。

其次，是因為磁感應強度B是一個更基本的描述磁場強弱的物理量。

（1）盡管高中物理教材磁感應強度是通過B=Fmax/Il 定義的，但更本質(zhì)更嚴謹?shù)亩x方法應是B=Fmax/q0v，這是因為電磁學本身就是研究電磁場與電荷間相互作用及運動規(guī)律的，其中B的方向為max×的方向，具體可用右手螺旋法判定。

（2）電流的微觀機制告訴我們，電流的本質(zhì)是載荷受力產(chǎn)生的漂移，所以粒子模型比電流模型更加基本。

（3）H是通過電流的磁效應得到的，B是通過粒子在磁場中的運動定義的，由于粒子模型比電流模型更加基本所以磁感應強度B比磁場強度H更加基本。新課程基本理念之一是在課程內(nèi)容上體現(xiàn)基礎性，所以高中物理教科書選用磁感應強度B這一更基本、更基礎的物理量來描述磁場的性質(zhì)也就不足為奇了。

參考文獻：

[1]梁燦斌，秦光戎，梁竹健.電磁學[M].北京：高等教出版社，1980.

[2]中華人名共和國教育部.普通高中物理課程標準（實驗）[S].北京：人民教育出版社，2003.

[3]鄒書云.《磁場對運動電荷的作用》教學設計[J].物理教學探討，2009，（11）：22.

（欄目編輯 羅琬華）