什麼是磁偶極矩?
磁偶極矩 m 用來描述一個磁源(例如載流線圈或迴路)的強度與方向。對於一個平面線圈而言,磁矩等於匝數、通過的電流,以及每一匝所圍面積三者的乘積。其國際單位制(SI)單位為安培.平方公尺(A·m²)。本工具屬於通用物理計算,適用於任何物理或工程問題,不受地區或國別限制。
如何使用本計算器
請輸入三個數值:線圈的匝數 N、流過導線的電流 I(單位為安培),以及單一迴路的面積 A(單位為平方公尺)。計算器會將三者相乘,立即回傳磁偶極矩。若為半徑 \(r\) 的圓形迴路,面積為 \(A = \pi r^2\);若為矩形迴路,則面積為長 \(\times\) 寬。
公式說明
核心方程式為 $$m = \text{N} \times \text{I} \times \text{A}$$ 每一匝導線都形成一個獨立的電流迴路,因此 \(N\) 匝會將效應放大 \(N\) 倍。磁矩其實是一個向量,方向沿著線圈軸線,可由右手定則判斷;不過本計算器回傳的是它的大小(量值)。磁矩決定了線圈在外加磁場 \(B\) 中所受的力矩 \(\tau = m \times B\)。
實例演算
假設有一個線圈,匝數 \(N = 100\)、電流 \(I = 2 \text{ A}\),每一匝所圍面積 \(A = 0.01 \text{ m}^2\)。則磁矩 $$m = 100 \times 2 \times 0.01 = 2 \ \text{A}\cdot\text{m}^2$$ 若此線圈置於 0.5 T、且方向與磁矩垂直的磁場中,它所受的力矩為 \(2 \times 0.5 = 1 \ \text{N}\cdot\text{m}\)。
常見問題
計算結果使用什麼單位?安培.平方公尺(A·m²),即磁偶極矩的 SI 單位。
迴路的形狀會有影響嗎?只透過所圍面積 \(A\) 產生影響——只要面積相同,無論是圓形、正方形或任何形狀,得到的磁矩都一樣。
如果我只有單一迴路怎麼辦?將 \(N\) 設為 1,公式即簡化為 \(m = I \times A\)。