力线

磁场线或磁通线显示了磁体的受力方向和磁体的强度。

力线的概念是由迈克尔-法拉第发明的 The idea of lines of force was invented by Michael Faraday.他的理论是所有的现实都是由力本身构成的 His theory is that all of reality is made up of force itself.他的理论预言了,和重力都有有限的传播延迟。 His theory predicts that electricity, light, and gravity have finite propagation delays.爱因斯坦的理论与此一致。

人们可以让磁场线像物理现象一样显示出来。例如,铁屑放在磁场中排成线,形成与"场线"相对应的线条。

如果通过磁铁的线条很多,而且线条之间的空间不是很大,那么磁铁就很强。如果一块磁铁之间的线条相隔很远,线条不多,则磁铁很弱。判断磁铁强弱的方法是用铁丝做实验。铁丝会被磁铁吸引,并移动到磁通线的形状。然后,你看一下铁片的形状,看看磁通线之间的间隙。这样你就可以知道磁铁的强度了。

使用铁屑来显示磁场,改变了磁场,使磁场沿着铁的"线"大得多。这是由铁相对于空气的大渗透性造成的。磁场的"线"还可以在极地极光中直观地显示出来,这时,粒子造成的可见条纹与地球磁场的局部方向一致。

磁场线就像地形图上的等高线(恒定高度)一样,它们代表的是连续的东西,不同的测绘比例尺会显示出更多或更少的线条。用磁场线作为表示方法有一个好处。许多磁学(和电磁学)定律可以用简单的概念,如通过表面的场线的"数量",来完整而简洁地说明。这些概念可以迅速"转化"为数学形式。

实际的磁场本身并没有"线"在里面,"线"完全是铁丝自己变成了极性,互相和磁场发生反应,磁场中排成N和S的关系。如果你能看到实际的力场,它应该是有阴影和梯度的,靠近磁体较强的部分阴影较重、较厚,离源头越远阴影越淡。而且是在所有的三维空间,这是铁锉演示无法再现的。铁液会在所有3维度上发生反应,除了重力产生重量限制外,可以更准确地再现场。将一块强磁铁拿在带白色屏幕的CRT型显示器前,也能给出场的表现,而不可见任何"力线"。使用铁/磁性材料来查看场的问题是,材料本身会被磁化,并改变原来的场,包括自己的影响。

洒在条形磁铁上的纸上的铁片排列所代表的磁场线方向。Zoom
洒在条形磁铁上的纸上的铁片排列所代表的磁场线方向。

指南针揭示了当地磁场的方向。从这里可以看出,磁场指向磁体的南极,而远离其北极。Zoom
指南针揭示了当地磁场的方向。从这里可以看出,磁场指向磁体的南极,而远离其北极。

问题和答案

问:什么是磁场线?
答:磁场线是磁铁受力方向和强度的一种直观表现。

问:谁发明了力线的概念?
答:力线的概念是由迈克尔-法拉第发明的。

问:你怎样才能确定磁铁的强度?
答:你可以通过用铁屑做实验来确定磁铁的强度。铁屑会被吸引到磁铁上,并变成磁通线的形状,这就说明了磁铁的强弱。

问:是什么导致了极地极光中的可见条纹?
答:极地极光中可见的条纹是由与地球磁场排成一线的粒子造成的。

问:磁场与地形图有什么不同?
答:磁场与地形图的不同之处在于,它们代表的是连续的东西,不同的绘图比例尺会显示更多或更少的线条。地形图在地图上表示恒定的高度,而磁场则表示连续的东西,它的变化取决于用于查看它的比例尺。

问:为什么很难在不改变实际磁场的情况下查看它们?
答:很难在不改变磁场的情况下查看实际的磁场,因为铁/磁性材料在暴露在磁场中时会被磁化,从而改变原始的磁场,使其包括自身的影响。

问:有哪些方法可以在不改变场的情况下查看场的准确表现?
答:在不改变磁场的情况下,人们可以通过一些方法来观察磁场的准确表现,包括使用铁流体(在所有3个维度上都有反应),或者在白色屏幕的CRT型显示器前放置一块强磁铁(不会产生任何可见的 "线条")。

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