磁場

磁场是指磁铁周围有磁力的区域。移动的电荷可以产生磁场。磁场通常可以通过磁通线看到。在任何时候,磁场的方向都是由磁通线的方向来显示的。磁铁的强度与磁通线之间的空间有关。磁通线之间的距离越近,磁铁的强度越大。它们离得越远,磁力越弱。将铁片放在磁铁上,就可以看到磁通线。铁屑会移动并排列成线。磁场会给接触磁场的其他粒子提供动力。

物理学中,磁场是一种通过空间的场,它使磁力使电荷和磁偶极子移动。磁场围绕着电流、磁偶极子和变化的电场。

当置于磁场中时,磁偶极子在一条线上,其轴线要与场线平行,铁屑在磁铁的作用下,可以看出。磁场也有自己的能量和动量,能量密度与场强的平方成正比。磁场的测量单位是特斯拉(SI单位)或高斯(cgs单位)。

磁场有一些显著的种类。关于磁性材料的物理学,见磁和磁体,更具体的见二磁。关于通过改变电场而产生的磁场,见电磁学

电场和磁场是电磁场的组成部分。

电磁学定律是由迈克尔-法拉第创立的。

H型场

物理学家可以说,两块磁铁之间的和扭矩是由磁极相互排斥或吸引引起的。这就像库仑力排斥相同的电荷或吸引相反的电荷一样。在这个模型中,磁极周围"涂抹"着的磁电荷产生了一个磁H场。所以,H场就像电场E一样,它的起点是正电荷,终点是负电荷。在北极附近,所有的H场线都指向远离北极的地方(无论在磁体内部还是外部),而在南极附近(无论在磁体内部还是外部),所有的H场线都指向南极。那么,北极就会感受到H场方向的力,而南极的力则与H场相反。

在磁极模型中,基本磁偶极m是由两个磁极强度为qm的相反磁极形成的,它们之间相隔的距离非常小,这样m=qm d。

遗憾的是,磁极之间不能分开存在。所有的磁铁都有南北对,如果不产生两块各有南北对的磁铁,就无法分开。另外,磁极并不能说明电流产生的磁性,也不能说明磁场对移动电荷的作用力。

磁极模型 :两个对立的磁极,北极(+)和南极(-),相隔距离d产生H场(线)。Zoom
磁极模型 :两个对立的磁极,北极(+)和南极(-),相隔距离d产生H场(线)。

H场和磁性材料

H场的定义为:

H ≡ B μ 0 - M , {\displaystyle \mathbf {H}。\ {1cH00FFFF}}{mu _{0}}}-mathbf {M}。{\displaystyle \mathbf {H} \ \equiv \ {\frac {\mathbf {B} }{\mu _{0}}}-\mathbf {M} ,}H的定义以SI单位表示)

有了这个定义,安培定律就变成了。

∮ H d ℓ = ( B μ 0 - M ) d ℓ = I t o t - I b = I f {displaystyle \oint mathbf {H}。\cdot d{boldsymbol {/ell }}=oint ({frac {mathbf {B} }{mathu _{0}}}-mathbf {M} right)cdot d{boldsymbol {/ell }}=I_{mathrm {tot}。}-I_{/mathrm {b}。}=I_{/mathrm {f}。}} {\displaystyle \oint \mathbf {H} \cdot d{\boldsymbol {\ell }}=\oint \left({\frac {\mathbf {B} }{\mu _{0}}}-\mathbf {M} \right)\cdot d{\boldsymbol {\ell }}=I_{\mathrm {tot} }-I_{\mathrm {b} }=I_{\mathrm {f} }}

其中If代表环路所包围的"自由电流",因此H的线积分完全不取决于约束电流。该方程的微分等价物请参见麦克斯韦方程安培定律导致边界条件。

H 1 , - H 2 , = K f , {\displaystyle H_{1,\parallel }-H_{2,\parallel }=\mathbf {K} _{\text{f}},}。 {\displaystyle H_{1,\parallel }-H_{2,\parallel }=\mathbf {K} _{\text{f}},}

其中Kf为表面自由电流密度。

同样,H在任何封闭表面上的表面积分是独立于自由电流的,并挑出该封闭表面内的"磁电荷"。

S μ 0 H d A = S ( B - μ 0 M ) d A = ( 0 - ( - q M ) ) = q M , {\displaystyle \mu _{S} /mathbf {H}.\cdot mathrm {d}\mathbf {A} = 点 _{S}(mathbf {B} -mu _{0}mathbf {M} )cdot {mathrm {d}\mathbf {A} =(0-(-q_{M}))=q_{M},}。 {\displaystyle \oint _{S}\mu _{0}\mathbf {H} \cdot \mathrm {d} \mathbf {A} =\oint _{S}(\mathbf {B} -\mu _{0}\mathbf {M} )\cdot \mathrm {d} \mathbf {A} =(0-(-q_{M}))=q_{M},}

其中不依赖于自由电流。

因此,H场可以分成两个独立的部分。

H = H 0 + H d , { {displaystyle \mathbf {H} = \mathbf {H}。_{0}+/mathbf {H}。_{d},\,} {\displaystyle \mathbf {H} =\mathbf {H} _{0}+\mathbf {H} _{d},\,}

其中,H0是仅由自由电流引起的外加磁场,Hd是仅由约束电流引起的退磁场。

因此,磁性H场以'磁电荷'的形式重新分解约束电流。H场线只在"自由电流"周围循环,与磁B场不同的是,H场线也在磁极附近开始和结束。

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问题和答案

问:什么是磁场?
答:磁场是指磁铁周围有磁力的区域,由移动的电荷产生。

问:如何确定磁铁的强度?
答:磁铁的强度可以通过观察磁通线之间的空间来确定--它们之间的距离越近,磁铁就越强。

问:当粒子接触到磁场时会发生什么?
答:当粒子接触到磁场时,它们会从磁场中获得能量。

问:某物拥有自己的能量和动量是什么意思?
答:拥有自己的能量和动量意味着某物有自己的特性,使其能够独立于其他物体或力量而移动或行动。

问:如何测量磁场的强度?
答:磁场的强度是以特斯拉(SI单位)或高斯(cgs单位)为单位测量的。

问:谁创立了电磁学定律?
答:迈克尔-法拉第创立了电磁学定律。

问:当铁屑被放在磁铁附近时会发生什么?
答:当铁屑被放在磁铁附近时,它们会移动并排列成磁通线,显示出磁场的方向和强度。

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