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磁場的產(chǎn)生原理及基本特點

時間:2022-12-23 12:12:11 好文 我要投稿

磁場的產(chǎn)生原理及基本特點

  磁場是一種看不見、摸不著的特殊物質(zhì),磁場不是由原子或分子組成的,但磁場是客觀存在的。下面是小編整理的磁場的產(chǎn)生原理及基本特點,僅供參考,希望能夠幫助到大家。

  產(chǎn)生原理

  由于經(jīng)典物理中至今還拒絕使用基本粒子的概念來研究磁場問題,致使電磁學和電動力學都將產(chǎn)生磁場的原因定義為點電荷的定向運動,并將磁鐵的成因解釋為磁疇,F(xiàn)代物理證明,任何物質(zhì)的終極結(jié)構(gòu)組成都是電子(帶單位負電荷),質(zhì)子(帶單位正電荷)和中子(對外顯示電中性)。點電荷就是含有過剩電子(帶單位負電荷)或質(zhì)子(帶單位正電荷)的物質(zhì)點,因此電流產(chǎn)生磁場的原因只能歸結(jié)為運動電子產(chǎn)生磁場。

  一個靜止的電子具有靜止電子質(zhì)量和單位負電荷,因此對外產(chǎn)生引力和單位負電場力作用。當外力對靜止電子加速并使之運動時,該外力不但要為電子的整體運動提供動能,還要為運動電荷所產(chǎn)生的磁場提供磁能?梢姡艌鍪峭饬νㄟ^能量轉(zhuǎn)換的方式在運動電子內(nèi)注入的磁能物質(zhì)。電流產(chǎn)生磁場或帶負電的點電荷產(chǎn)生磁場都是大量運動電子產(chǎn)生磁場的宏觀表現(xiàn)。

  同樣道理,由一個運動的帶正電的點電荷所產(chǎn)生的磁場,是其中過剩的質(zhì)子從外力所獲取的磁能物質(zhì)的宏觀體現(xiàn)。但其磁能物質(zhì)又分別依附于其中帶有電荷的夸克。

  傳遞運動電荷或電流之間相互作用的物理場,由運動電荷或電流產(chǎn)生,同時對產(chǎn)生場中其它運動電荷或電流發(fā)生力的作用。磁場是物質(zhì)的一種形態(tài)。

  磁鐵與磁鐵之間,通過各自產(chǎn)生的磁場,互相施加作用力和力矩于對方。運動中的電荷會產(chǎn)生磁場。磁性物質(zhì)產(chǎn)生的磁場可以用電荷運動模型來解釋。

  電場是由電荷產(chǎn)生的。電場與磁場有密切的關(guān)系;有時磁場會生成電場,有時電場會生成磁場。麥克斯韋方程組可以描述電場、磁場、產(chǎn)生這些矢量場的電流和電荷,這些物理量之間的詳細關(guān)系。根據(jù)狹義相對論,電場和磁場是電磁場的兩面。設定兩個參考系A和B,相對于參考系A,參考系B以有限速度移動。從參考系A觀察為靜止電荷產(chǎn)生的純電場,在參考系B觀察則成為移動中的電荷所產(chǎn)生的電場和磁場。

  基本特點

  與電場相仿,磁場是在一定空間區(qū)域內(nèi)連續(xù)分布的向量場,描述磁場的基本物理量是磁感應強度矢量B ,也可以用磁感線形象地表示。然而,作為一個矢量場,磁場的性質(zhì)與電場頗為不同。

  運動電荷或變化電場產(chǎn)生的磁場,或兩者之和的總磁場,都是無源有旋的矢量場,磁力線是閉合的曲線簇,不中斷,不交叉。換言之,在磁場中不存在發(fā)出磁力線的源頭,也不存在會聚磁力線的尾閭,磁力線閉合表明沿磁力線的環(huán)路積分不為零,即磁場是有旋場而不是勢場(保守場),不存在類似于電勢那樣的標量函數(shù)。

  在量子力學里,科學家認為,純磁場(和純電場)是虛光子所造成的效應。以標準模型的術(shù)語來表達,光子是所有電磁作用的顯現(xiàn)所依賴的媒介。在低場能量狀況,其中的差別是可以忽略的。

  主要功能

  地磁場磁場是對放入其中的磁體有磁力的作用的物質(zhì),磁場的基本特征是能對其中的運動電荷施加作用力,即通電導體在磁場中受到磁場的作用力。磁場對電流、對磁體的作用力或力距皆源于此。而現(xiàn)代理論則說明,磁力是電場力的相對論效應,受到磁性影響的區(qū)域,顯示出穿越該區(qū)域的電荷或置于該區(qū)域中的磁極會受到機械力的作用。

  當施加外磁場于物質(zhì)時,磁性物質(zhì)的內(nèi)部會被磁化,會出現(xiàn)很多微小的磁偶極子。磁化強度估量物質(zhì)被磁化的程度。知道磁性物質(zhì)的磁化強度,就可以計算出磁性物質(zhì)本身產(chǎn)生的磁場。創(chuàng)建磁場需要輸入能量。當磁場被湮滅時,這能量可以再回收利用,因此,這能量被視為儲存于磁場。

  磁體周圍存在磁場,磁體間的相互作用就是以磁場作為媒介的。電流、運動電荷、磁體或變化電場周圍空間存在的一種特殊形態(tài)的物質(zhì)。由于磁體的磁性來源于電流,電流是電荷的運動,因而概括地說,磁場是由運動電荷或變化電場產(chǎn)生的。

  磁感應強度是用來表示磁場的強弱和方向的物理量,是矢量,用符號B表示。單位為T(特斯拉),1T=1N/A·m。對放入其中的小磁針有磁力的作用的物質(zhì)叫做磁場。磁場是一種看不見,而又摸不著的特殊物質(zhì)。