磁场,物理概念,是指传递实物间磁力作用的场。磁场是由运动着的微小粒子构成的,在现有条件下看不见、摸不着。磁场具有粒子的辐射特性。磁体周围存在磁场,磁体间的相互作用就是以磁场作为媒介的,所以两磁体不用在物理层面接触就能发生作用。由于磁体的磁性来源于电流,电流是电荷的运动,因而概括地说,磁场是相对于观测点运动的电荷的运动的电场的强度与速度,带来的观测点处电荷所受力的变化的表现。
用现代物理的观点来考察,物质中能够形成电荷的终极成分只有电子(带单位负电荷)和质子(带单位正电荷),因此负电荷就是带有过剩电子的带电物体,正电荷就是带有过剩质子的带电物体。运动电荷产生磁场的真正场源是运动电子或运动质子所产生的磁场。例如电流所产生的磁场就是在导线中运动的电子所产生的磁场。
与电场相仿,磁场是在一定空间区域内连续分布的向量场,描述磁场的基本物理量是磁感应强度矢量B ,也可以用磁感线形象地表示。然而,作为一个矢量场,磁场的性质与电场颇为不同。
运动电荷或变化电场产生的磁场,或两者之和的总磁场,都是无源有旋的矢量场,磁力线是闭合的曲线簇,不中断,不交叉。换言之,在磁场中不存在发出磁力线的源头,也不存在会聚磁力线的尾闾,磁力线闭合表明沿磁力线的环路积分不为零,即磁场是有旋场而不是势场(保守场),不存在类似于电势那样的标量函数。
在量子力学里,科学家认为,纯磁场(和纯电场)是虚光子所造成的效应。以标准模型的术语来表达,光子是所有电磁作用的显现所依赖的媒介。在低场能量状况,其中的差别是可以忽略的。
磁现象
永磁体——磁铁的性质
永磁体具有磁性(magnetism),能吸引铁、钴、镍等物质;
永磁体具有磁极(magnetic pole),分磁北极(也叫做“N极”)和磁南极(也叫做“S极”);
磁极之间存在相互作用,同性相斥,异性相吸;
磁极不能单独存在。
磁场是对放入其中的磁体有磁力的作用的物质,磁场的基本特征是能对其中的运动电荷施加作用力,即通电导体在磁场中受到磁场的作用力。磁场对电流、对磁体的作用力或力距皆源于此。而现代理论则说明,磁力是电场力的相对论效应,受到磁性影响的区域,显示出穿越该区域的电荷或置于该区域中的磁极会受到机械力的作用。
当施加外磁场于物质时,磁性物质的内部会被磁化,会出现很多微小的磁偶极子。磁化强度估量物质被磁化的程度。知道磁性物质的磁化强度,就可以计算出磁性物质本身产生的磁场。创建磁场需要输入能量。当磁场被湮灭时,这能量可以再回收利用,因此,这能量被视为储存于磁场。
磁体周围存在磁场,磁体间的相互作用就是以磁场作为媒介的。电流、运动电荷、磁体或变化电场周围空间存在的一种特殊形态的物质。由于磁体的磁性来源于电流,电流是电荷的运动,因而概括地说,磁场是由运动电荷或变化电场产生的。
磁感应强度是用来表示磁场的强弱和方向的物理量,是矢量,用符号B表示。单位为T(特斯拉),1T=1N/A·m。对放入其中的小磁针有磁力的作用的物质叫做磁场。磁场是一种看不见,而又摸不着的特殊物质。
磁场的方向
规定小磁针的北极在磁场中某点所受磁场力的方向为该点磁场的方向。在磁体外部,磁感线从北极出发到南极的方向,在磁体内部是由南极到北极,在外可表现为磁感线的切线方向或放入磁场的小磁针在静止时北极所指的方向。磁场的南北极与地理的南北极正好相反,且一端的两种极之间存在一个偏角,称为磁偏角。磁偏角不断地发生缓慢变化。掌握磁偏角的变化对于应用指南针指向具有重要意义。磁偏角最早是由我国宋代科学家沈括发现,他将这个写入《梦溪笔谈》。书中指出“常微偏东,不全南也”。
电磁场
电磁场(electromagnetic field)是有内在联系、相互依存的电场和磁场的统一体和总称。随时间变化的电场产生磁场,随时间变化的磁场产生电场,两者互为因果,形成电磁场。电磁场可由变速运动的带电粒子引起,也可由强弱变化的电流引起,不论原因如何,电磁场总是以光速向四周传播,形成电磁波。电磁场是电磁作用的媒递物,具有能量和动量,是物质存在的一种形式。电磁场的性质、特征及其运动变化规律由麦克斯韦方程组确定。
电磁场是电磁作用的媒递物,是统一的整体,电场和磁场是它紧密联系、相互依存的两个侧面,变化的电场产生磁场,变化的磁场产生电场,变化的电磁场以波动形式在空间传播。电磁波以有限的速度传播,具有可交换的能量和动量,电磁波与实物的相互作用,电磁波与粒子的相互转化等等,都证明电磁场是客观存在的物质,它的“特殊”只在于没有静质量。
在电磁学里,磁石、磁铁、电流、含时电场,都会产生磁场。处于磁场中的磁性物质或电流,会因为磁场的作用而感受到磁力,因而显示出磁场的存在。磁场是一种矢量场;磁场在空间里的任意位置都具有方向和数值大小。
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