什么是磁场

作者&投稿:郑非 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
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大家都知道,用一根加工成条形的天然磁铁,插入铁屑后再移到另一处就会发现其两端能吸满铁屑,在中间极少或没有铁屑,所以称吸力很强的两端为磁极。如果在条形磁铁中间系上线,悬挂起来,使之在水平面内自由转动,此时条形磁铁会一端指北,一端指南而保持不变。我们称指北的一端为北极(N),指南的一端为南极(S)。条形磁铁不论长短,N极和S极都是成对出现,即一端为N极,另一端必为S极。

当另一条形磁铁的一端靠近可以转动的条形磁铁时,转动磁铁会发生偏转,若互相吸引而转动时,说明它们是异名极,若互相排斥而转动时,则是同名极。磁铁相互之间有同性相斥、异性相吸的性质。不论是吸引或排斥,都显示有力的作用存在,这个力称为磁力。

凡是一根磁棒在其周围显示有磁力作用的空间,这个空间,称之为磁场。磁性体不论大小,在其周围空间或大或小都会产生相应范围的磁场,即有源必有场,有场必有源。

1.磁库仑定律

近代物理学中,是以电荷运动的观点讨论磁场的。但在磁法勘探中,我们仍以假想的磁荷、磁量、磁偶极子等古典理论为基础,这是因为应用磁荷的概念能将静电场的计算方法类似地运用于磁场的讨论,方法简单。因此,磁量等概念是辅助概念。

磁量 两极磁性最强是由于两极是磁荷最集中处。我们规定,N极集中的是正磁荷,S极集中的是负磁荷。

1785年,库仑在实验的基础上,确立了两个点极间相互作用的规律,即库仑定律。该定律指出:两个点极间的斥力(或吸力)F与两点极的磁量的乘积成正比,与两点极间距离的平方成反比。即:

F=Qm1Qm2/4πμ0r2 (2-1)

式中:F为两个点磁极间磁力,单位:达因(dyn);Qm1Qm2为两个点磁极的磁量;μ0为真空中的导磁率;r为两点磁极间的距离。真空中的导磁率μ0=4π×10-7H/m。

2.磁场强度及其单位

为了描述磁场性质(大小、方向),引入了磁场强度这个概念。

磁场中某一点的磁场强度,就是在该点上设有一单位正磁荷所受的力。如果该点的磁量为+Qm,所受的力为F,则该点的磁场强度T的大小可用下式表示:

T=F/Qm (2-2)

T是个矢量,其方向即为该点所受F的方向。对于点磁荷磁场,磁场强度的方向是指向负磁荷磁源的,背离正磁荷磁源。

磁场强度T的单位 在旧制(CGSM)中,通常以奥斯特表示,简写为“奥”或“Oe”,是指单位正磁荷在磁源磁场中某一点上所受的力为1dyn,则该点的磁场强度就是1Oe,更小的单位用“伽马”(γ)表示。1Oe=105γ。由于磁感应强度的单位高斯(Gs)与磁场强度单位特(T)有如下关系:B=μH。其中:H为任意点磁场强度;B为磁感应强度。μ在真空、空气、水及大部分沉积岩中等于1,故有B=H。即它们既有相同的量纲,数值也相等。所以有1γ=1nT(纳特)的表示式。但在SI制中,磁场强度单位为安培/米(A/m),1Oe=

A/m,磁感应强度单位是特斯拉(T),1T=104Gs=109nT。故H与B量纲与数值均不相等,不能混用。应说明的是,本章中除了物质磁化时用磁场强度外,其他地方涉及的地磁场均指磁感应强度。故可采用特·纳特等单位,即1γ≈1nT。

磁力线 如果做个实验,将一条形磁铁平置于撒满铁屑的玻璃板下面,则可以看到板上的铁屑排列成图2-1所示的图像,针状铁屑的长轴顺着所处点的磁场方向。因为磁力线上各点的切线方向即为该点磁场强度的方向,其方向是指向负极、背向正极;相邻磁力线永不相交。磁力线的意义在于指出各点磁场强度的方向和数值的相对大小。如在两极磁力线相对密集,磁场强度值就大,中部磁力线相对稀少,场强相对较弱。

图2-1 磁力线

磁偶极子 设有一条形磁铁,长2l(图2-2),计算在两极连线延长线上,距离磁铁中心rcm的A点的磁场强度。根据库仑定律,TA应是磁铁两端+Qm与-Qm在A点的T+Q与T-Q的合向量。

当r≫l时,

普通物探

TA是指向磁铁的。

若有一点B,位于磁铁中垂线上(图2-3),当 r≫l时,

,它的方向与条形磁铁平行,指向上方。

图2-2 条形磁铁磁轴延长线上的磁场

令m=2lQm(m叫磁矩,它的意义后述),则:

普通物探

磁量相等而符号相反的两个距离很近(相对于测点来说)的点磁极,作为一个整体来看,称为磁偶极子。从上面的讨论可以看到,磁偶极子的磁场的特点是与距离的三次方成反比,在磁轴垂直线上的磁场强度为相同距离的中垂线上的磁场强度的两倍。须说明的是,在SI制中,在用磁荷量表达磁场强度的公式中,比旧制多乘一个因子

。用磁化强度表达磁场强度的公式中,比旧制多乘一个因子

,但不论旧制还是SI制,分别计算磁体参数的结果是相同的。

图2-3 条形磁铁中垂线上的磁场



什么是磁场?
答:磁场的应用领域非常广泛,其中磁共振成像技术(MRI)就是磁场应用成果之一。MRI利用强磁场对人体进行扫描,通过成像技术得出人体内部的结构和信号。磁场强度越大,MRI的成像效果越好,对提高医学诊断准确度具有重要意义。此外,磁场58ut还可以用于地磁测量、磁卡读写等领域。虽然磁场的应用领域非常广泛,但高...

磁场是什么,磁场的定义是什么?
答:磁场,物理概念,是指传递实物间磁力作用的场。磁场是一种看不见、摸不着的特殊物质。磁场不是由原子或分子组成的,但磁场是客观存在的。磁场具有波粒的辐射特性。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。电流、运动电荷、磁体或变化电场周围...

磁场是什么?
答:磁场强度与电流的关系为H=N×I/Le。磁场强度与电流的关系公式为H=N×I/Le,其中H为磁场强度,单位为A/m;N为励磁线圈的匝数;I为励磁电流,单位为A;Le为测试样品的有效磁路长度,单位为m。磁场为物理概念,是指传递实物间磁力作用的场;而且磁场是一种看不见、摸不着的特殊物质;并且磁场不是...

磁场是一种什么物质
答:和微波电子管(如磁控管、行波管、返波管等)中磁场具有重要地位,正是磁场对运动的带电粒子的控制作用,奠定了这些装置和器件获得成功的基础;③磁场使处于其中的载流导体受到力的作用,电动机、磁电式仪表和扬声器等都是利用这一磁场效应制成的;④非均匀磁场使磁性不同的物体受到大小和方向不同的力...

请问:磁场是什么?为什么看不见?
答:磁场是传递物体间磁力作用的场。1、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。2、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。3、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...

什么是磁场?
答:1、个人磁场:正像电流会产生磁场一样,人体本身也会产生磁场。磁铁和电流产生的磁场会吸引铁、钴、镍等金属,人的心电也会产生一个磁场,来吸引你心中所想象和关注的事物。2、人心清净,清净心里面没有界限,清净心是平等的,跟十方法界一切诸佛如来,那个感应的力量非常之强大。3、这种事情,现代科学...

什么是磁场?它有什么特性?有什么表示?
答:地磁场及其特性 地球的磁性, 是地球内部的物理性质之一。地球是一个大磁体, 在其周围形成磁场, 即表现出磁力作用的空间, 称作地磁常它和一个置于地心的磁...

磁场的本质是什么,为什么磁场无法被分割呢?
答:作为一种物理场,磁场是看不见、摸不着但又客观存在的特殊物质。它是磁性相互作用的媒介,有点神秘但却实实在在影响着我们的生活。而题主的困惑来源于我们对磁性产生原因的混淆。磁场的产生可以分为两大方面(如图1所示):以运动电流为基础;以基本粒子的量子特征—自旋为基础。我们需要将这两部分独立...

磁场是什么物质
答:磁场是一种看不见、摸不着的特殊物质,磁场不是由原子或分子组成的,但磁场是客观存在的。磁场具有波粒的辐射特性。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。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...

磁场的基本性质是什么
答:磁场是一种看不见、摸不着的特殊物质,磁场不是由原子或分子组成的,但磁场是客观存在的,存在在磁体周围的一种物质。磁场的基本性质是对存在其中的磁体有相互作用,磁体间的相互作用是通过磁场而发生的。同时磁场也是具有方向的,将一个磁针放置在磁场中的时候,磁针北极所指的方向,就是该磁场磁力的...