電通量及磁通量本質

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電通量及磁通量本質

胡 良

深圳市宏源清實業有限公司, 深圳市 518004

摘要：通量是指在每秒內，某種物質通過每平方厘米的假想平面的摩爾數,表達了物質分子移動量的大小。簡單來說，就是在單位時間單位面積物質的流通量。

關鍵詞：通量，電通量，磁通量，量子場論，引力場，基本粒子

作者：總工，碩士，高工

Dimensions of current, resistance and voltage

Hu Liang

Abstract：The energy constant (Hu) is the smallest energy unit, Hu = h * C=Vp*C^(3), which reflects the intrinsic relationship between the vacuum speed of light (C) and Plancks constant (h).

1引言

通量是指在每秒內，某種物質通過每平方厘米的假想平面的摩爾數,表達了物質分子移動量的大小。簡單來說，就是在單位時間單位面積物質的流通量。

　例如，單位時間單位面積物質的流通量，

擴散通量，量綱是，mol/[L^(2)T^(1)]，單位是mol/[m^(2)*s]；

熱流通量，量綱是，{[L^(3)T^(-1)]*[L^(2)T^(-2)]}/[L^(2)T^(1)]；

熱通量，單位是J/[m^(2)*s]。

粒子通量（N）定義，時間間隔dt內粒子的增量dN，N=dN/dt，量綱是，N/T^(1)，單位為s^(-1)。

粒子注量Φ：輻射場中某一點的注量是進入以該點為球心，截面為da的小球體內的粒子數dN除以da而得的商，即Φ=dN/da，量綱是，mol/[L^(2)T^(0)]，單位為，m^(-2)。

粒子注量率φ單位時間內，進入單位面積的球體內的粒子數，定義為dΦ中除以dt的商，量綱是，mol/[L^(2)T^(1)]，單位為m^(-2)*s^(-1)。

2電通量

在電磁學中，電通量（ΦE）是電場的通量，相當於與穿過一個曲面的電場線的數目成正比，是表徵電場分布情況的物理量。

　電場中某處面元（dS）的電通量 dΦE 定義是該處場強的大小E與dS在垂直於場強方向的投影，dΦE＝E*dS*cosθ

　　式中， θ是 dS 的法線方向 （n） 與場強（E）的夾角。電通量是標量，θ＜90°為正值，θ＞90°為負值。通過任意閉合曲面的電通量 ΦE 等於通過構成該曲面的面元的電通量的代數和。

　對於閉合曲面，取它的外法線矢量（指向外部空間）為正向。通過任意閉合曲面的電通量可以不為零，這表明靜電場是有源的。

有旋電場的高斯定理指出，通過任意閉合曲面的電通量（指有旋電場的通量）為零，表明有旋電場是無源的。

通量（如電通量、磁通量、流量及電流等）是描述矢量場（如電場、磁場、流速場、電流場等）性質的手段，其可以確定矢量場是否有源頭。

電通量密度是通過垂直於電場方向的單位面積的電通量，它等於該處電場的大小 。

電場強度：E=F/q。

其中，E表達電場強度，是矢量（電場的疊加原理）；

q，表達檢驗電荷，場強是本身的性質與電場力及電量無關,與距離相關。可見，其量綱是，[L^(1)T^（0)]；

力（F）的量綱是，[L^(3)T^(-1)]*[L^(1)T^(-2)]；

電場強度（E）的量綱是，[L^(3)T^(-3)]。

從另一個角度來看，

電場強度（E）表達式為，E=Uab/d 。

其中，Uab表達兩點間的電壓；量綱是，[L^(3)T^(-1)]*[L^(1)T^(-2)]}。

d表達兩點在場強方向的距離，量綱是[L^(1)T^(0)]。

可見，電場強度量綱是，[L^(3)T^(-3)]，即，[L^(3)T^(-2)]*[L^(0)T^(-1)]。

此外，電通量（ΦE）的量綱是：[L^(5)T^(-3)]，

即，[L^(3)T^(-1)]*[L^(2)T^(-2)]。

3磁通量

磁通量（Φ），是通過某給定曲面的磁場的大小的度量。其定義是設在磁感應強度為B的勻強磁場中，有一個面積為S且與磁場方向垂直的平面，磁感應強度B與面積S的乘積，叫做穿過這個平面的磁通量（磁通）。公式：Φ=B*S，適用條件是B與S平面垂直。當S與B的垂面存在夾角θ時，Φ=B·S·COSθ。

單位：在國際單位制中，磁通量的單位是韋伯（Wb），是標量，但有正負，正負僅代表穿向。

磁通量的意義可以用磁感線加以說明．磁感線越密的地方，也就是穿過單位面積的磁感線條數越多的地方，磁感應強度B越大。因此，B越大，S越大，穿過這個面的磁感線凈條數就越多，磁通量就越大。過一個平面若有方向相反的兩個磁通量，這時的合磁通為相反方向磁通量的代數和（即相反合磁通抵消以後剩餘的磁通量）。

通過任意閉合曲面的磁通量為零，即它表明磁場是無源的。具體來說，通電導體與磁場方向垂直時，其受力大小既與導線長度（L）成正比，又與導線中的電流（I）成正比，公式是F=I*L*B，式中B是磁感應強度。

受力大小（F）的量綱是：[L^(3)T^(-1)]*[L^(1)T^(-2)]；

電流（I）的量綱是，[L^(1)T^(-1)]；

導線長度（L）的量綱是，[L^(1)T^(0)]；

磁感應強度（B）的量綱是，[L^(2)T^(-2)]，或，[L^(3)T^(-1)]/[L^(1)T^(1)]。

磁通量（Φ）的量綱是，[L^(3)T^(-1)]*[L^(1)T^(-1)]。

4結論

通量概念是描述矢量場性質的必要手段，通量密度則描述矢量場的強弱。磁通量和磁通密度，電通量和電通密度都是如此。

在國際單位制（SI）中，磁通量的單位是韋伯（Wb）。

通電導體與磁場方向垂直時，它受力的大小既與導線長度L成正比，又與導線中的電流I成正比，即與I和L的乘積IL成正比，公式是F=ILB，式中B是磁感應強度。

磁通量的定義為覆蓋某面積的磁場的積分，其中：Φ為磁通量，B為磁感應強度，S為面積。已知高斯磁場定律為：Φ=BS。通過任何密閉表面的磁通量一定為零；自由的磁電荷是不存在的。