磁矩计算器

磁矩用于简洁地描述磁源表现为磁偶极子的强弱及其指向。对于通有稳恒电流的单个平面回路，磁矩大小为 μ = IA，即电流乘以回路围成的面积。国际单位制单位为安培平方米 (A·m²)。方向垂直于回路平面：右手四指沿约定电流方向弯曲，拇指所指即为磁矩矢量方向。 外部磁场可使回路转动。力矩大小为 τ = μB sin(θ)，其中 θ 为磁矩与磁场之间的夹角。两矢量垂直时力矩最大，平行或反平行时为零。这种转动效应是动圈仪表、直流电机、扬声器及电磁学入门演示的核心原理。计算器会先将输入的角度转换后再应用正弦函数。 同一相互作用还具有势能 U = -μB cos(θ)。按此参考约定，与磁场同向时势能为负且最小；反向时为正且最大；垂直时势能为零但力矩最大，因此若无约束，回路会立即趋向转动。力矩和能量描述了同一磁相互作用的互补方面。 本页面模拟单个理想回路。对于由 N 匝相同且紧密排列的线圈组成的系统，将 IA 乘以 N，或使用包含匝数的专用磁偶极矩计算工具。面积必须是电流路径围成的面积，而不是导线表面积或横截面积。圆形回路面积为 πr²，矩形为宽乘高。输入前请将平方厘米转换为平方米，将毫特斯拉转换为特斯拉。均匀磁场近似假设整个回路上的磁场大小与方向一致。变化磁场中的大型回路、磁芯、不规则几何形状及强耦合系统，可能需要矢量积分或实测材料数据。在这些假设下，本工具可为课程作业、实验规划、工程估算和快速单位核对提供相互一致的磁矩、力矩和势能值。同时比较三个输出也有助于发现夹角定义错误：角度是相对于回路法向的磁矩矢量测量，而不是相对于回路平面。