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  • 磁場(chǎng)的概念是什么?

    磁場(chǎng)的概念是什么?
    什么叫磁場(chǎng) 磁場(chǎng)的概念是什么 磁場(chǎng)是無(wú)形的嗎?為什么人在有磁場(chǎng)的地方想象各種東西眼前就會(huì)發(fā)生跟自己所想的一樣 比如說(shuō)想有鬼叫卻真的聽(tīng)到了鬼叫?完全不理解
    物理人氣:465 ℃時(shí)間:2020-02-27 12:28:37
    優(yōu)質(zhì)解答
    磁場(chǎng)
    目錄·概述
    ·電磁場(chǎng)
    ·地磁場(chǎng)
    ·磁場(chǎng)類型
    磁場(chǎng)
    概述
    magnetic field
    (簡(jiǎn)易定義:能夠產(chǎn)生磁力的空間存在著磁場(chǎng).磁場(chǎng)是一種特殊的物質(zhì).磁體周圍存在磁場(chǎng),磁體間的相互作用就是以磁場(chǎng)作為媒介的.)
    電流、運(yùn)動(dòng)電荷、磁體或變化電場(chǎng)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(lái)源于電流,電流是電荷的運(yùn)動(dòng),因而概括地說(shuō),磁場(chǎng)是由運(yùn)動(dòng)電荷或變化電場(chǎng)產(chǎn)生的.磁場(chǎng)的基本特征是能對(duì)其中的運(yùn)動(dòng)電荷施加作用力,磁場(chǎng)對(duì)電流、對(duì)磁體的作用力或力矩皆源于此.
    與電場(chǎng)相仿,磁場(chǎng)是在一定空間區(qū)域內(nèi)連續(xù)分布的矢量場(chǎng),描述磁場(chǎng)的基本物理量是磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量B ,也可以用磁感線形象地圖示.然而,作為一個(gè)矢量場(chǎng),磁場(chǎng)的性質(zhì)與電場(chǎng)頗為不同.運(yùn)動(dòng)電荷或變化電場(chǎng)產(chǎn)生的磁場(chǎng),或兩者之和的總磁場(chǎng),都是無(wú)源有旋的矢量場(chǎng),磁力線是閉合的曲線族,不中斷,不交叉.換言之,在磁場(chǎng)中不存在發(fā)出磁力線的源頭,也不存在會(huì)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(chǎng)是有旋場(chǎng)而不是勢(shì)場(chǎng)(保守場(chǎng)),不存在類似于電勢(shì)那樣的標(biāo)量函數(shù).
    電磁場(chǎng)是電磁作用的媒遞物,是統(tǒng)一的整體,電場(chǎng)和磁場(chǎng)是它緊密聯(lián)系、相互依存的兩個(gè)側(cè)面,變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng),變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng),變化的電磁場(chǎng)以波動(dòng)形式在空間傳播.電磁波以有限的速度傳播,具有可交換的能量和動(dòng)量,電磁波與實(shí)物的相互作用,電磁波與粒子的相互轉(zhuǎn)化等等,都證明電磁場(chǎng)是客觀存在的物質(zhì),它的“特殊”只在于沒(méi)有靜質(zhì)量.
    磁現(xiàn)象是最早被人類認(rèn)識(shí)的物理現(xiàn)象之一,指南針是中國(guó)古代一大發(fā)明.磁場(chǎng)是廣泛存在的,地球,恒星(如太陽(yáng)),星系(如銀河系),行星、衛(wèi)星,以及星際空間和星系際空間,都存在著磁場(chǎng).為了認(rèn)識(shí)和解釋其中的許多物理現(xiàn)象和過(guò)程,必須考慮磁場(chǎng)這一重要因素.在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和人類生活中,處處可遇到磁場(chǎng),發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、變壓器、電報(bào)、電話、收音機(jī)以至加速器、熱核聚變裝置、電磁測(cè)量?jī)x表等無(wú)不與磁現(xiàn)象有關(guān).甚至在人體內(nèi),伴隨著生命活動(dòng),一些組織和器官內(nèi)也會(huì)產(chǎn)生微弱的磁場(chǎng). 地球的磁級(jí)與地理的兩極相反.
    磁場(chǎng)方向:規(guī)定小磁針的北極在磁場(chǎng)中某點(diǎn)所受磁場(chǎng)力的方向?yàn)樵撾姶艌?chǎng)的方向.
    磁感線:在磁場(chǎng)中畫一些曲線,使曲線上任何一點(diǎn)的切線方向都跟這一點(diǎn)的磁場(chǎng)方向相同,這些曲線叫磁力線.磁力線是閉合曲線.規(guī)定小磁針的北極所指的方向?yàn)榇帕€的方向.磁鐵周圍的磁力線都是從N極出來(lái)進(jìn)入S極,在磁體內(nèi)部磁力線從S極到N極.
    電磁場(chǎng)
    electromagnetic field
    有內(nèi)在聯(lián)系、相互依存的電場(chǎng)和磁場(chǎng)的統(tǒng)一體和總稱 .隨時(shí)間變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng) , 隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng),兩者互為因果,形成電磁場(chǎng).電磁場(chǎng)可由變速運(yùn)動(dòng)的帶電粒子引起,也可由強(qiáng)弱變化的電流引起,不論原因如何,電磁場(chǎng)總是以光速向四周傳播,形成電磁波.電磁場(chǎng)是電磁作用的媒遞物,具有能量和動(dòng)量,是物質(zhì)存在的一種形式.電磁場(chǎng)的性質(zhì)、特征及其運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律由麥克斯韋方程組確定.
    地磁場(chǎng)
    geomagnetic field
    從地心至磁層頂?shù)目臻g范圍內(nèi)的磁場(chǎng).地磁學(xué)的主要研究對(duì)象.人類對(duì)于地磁場(chǎng)存在的早期認(rèn)識(shí),來(lái)源于天然磁石和磁針的指極性.磁針的指極性是由于地球的北磁極(磁性為S極)吸引著磁針的N極,地球的南磁極(磁性為N極)吸引著磁針的S極.這個(gè)解釋最初是英國(guó)W.吉伯于1600年提出的.吉伯所作出的地磁場(chǎng)來(lái)源于地球本體的假定是正確的.這已為1839年德國(guó)數(shù)學(xué)家C.F.高斯首次運(yùn)用球諧函數(shù)分析法所證實(shí).
    地磁場(chǎng)是一個(gè)向量場(chǎng).描述空間某一點(diǎn)地磁場(chǎng)的強(qiáng)度和方向,需要3個(gè)獨(dú)立的地磁要素.常用的地磁要素有7個(gè),即地磁場(chǎng)總強(qiáng)度F,水平強(qiáng)度H,垂直強(qiáng)度Z,X和Y分別為H的北向和東向分量,D和I分別為磁偏角和磁傾角.其中以磁偏角的觀測(cè)歷史為最早.在現(xiàn)代的地磁場(chǎng)觀測(cè)中,地磁臺(tái)一般只記錄H,D,Z或X,Y,Z.
    近地空間的地磁場(chǎng),像一個(gè)均勻磁化球體的磁場(chǎng),其強(qiáng)度在地面兩極附近還不到1高斯,所以地磁場(chǎng)是非常弱的磁場(chǎng).地磁場(chǎng)強(qiáng)度的單位過(guò)去通常采用伽馬(γ),即10高斯.1960年決定采用特斯拉作為國(guó)際測(cè)磁單位,1高斯=10^(-4)特斯拉(T),1伽馬=10^(-9)特斯拉=1納特斯拉(nT),簡(jiǎn)稱納特.地磁場(chǎng)雖然很弱,但卻延伸到很遠(yuǎn)的空間,保護(hù)著地球上的生物和人類,使之免受宇宙輻射的侵害.
    地磁場(chǎng)包括基本磁場(chǎng)和變化磁場(chǎng)兩個(gè)部分,它們?cè)诔梢蛏贤耆煌?基本磁場(chǎng)是地磁場(chǎng)的主要部分,起源于地球內(nèi)部,比較穩(wěn)定,變化非常緩慢.變化磁場(chǎng)包括地磁場(chǎng)的各種短期變化,主要起源于地球外部,并且很微弱.
    地球的基本磁場(chǎng)可分為偶極子磁場(chǎng)、非偶極子磁場(chǎng)和地磁異常幾個(gè)組成部分.偶極子磁場(chǎng)是地磁場(chǎng)的基本成分,其強(qiáng)度約占地磁場(chǎng)總強(qiáng)度的90%,產(chǎn)生于地球液態(tài)外核內(nèi)的電磁流體力學(xué)過(guò)程,即自激發(fā)電機(jī)效應(yīng).非偶極子磁場(chǎng)主要分布在亞洲東部、非洲西部、南大西洋和南印度洋等幾個(gè)地域,平均強(qiáng)度約占地磁場(chǎng)的10%.地磁異常又分為區(qū)域異常和局部異常,與巖石和礦體的分布有關(guān).
    地球變化磁場(chǎng)可分為平靜變化和干擾變化兩大類型.平靜變化主要是以一個(gè)太陽(yáng)日為周期的太陽(yáng)靜日變化,其場(chǎng)源分布在電離層中.干擾變化包括磁暴、地磁亞暴、太陽(yáng)擾日變化和地磁脈動(dòng)等,場(chǎng)源是太陽(yáng)粒子輻射同地磁場(chǎng)相互作用在磁層和電離層中產(chǎn)生的各種短暫的電流體系.磁暴是全球同時(shí)發(fā)生的強(qiáng)烈磁擾,持續(xù)時(shí)間約為1~3天,幅度可達(dá)10納特.其他幾種干擾變化主要分布在地球的極光區(qū)內(nèi).除外源場(chǎng)外,變化磁場(chǎng)還有內(nèi)源場(chǎng).內(nèi)源場(chǎng)是由外源場(chǎng)在地球內(nèi)部感應(yīng)出來(lái)的電流所產(chǎn)生的.將高斯球諧分析用于變化磁場(chǎng),可將這種內(nèi)、外場(chǎng)區(qū)分開(kāi).根據(jù)變化磁場(chǎng)的內(nèi)、外場(chǎng)相互關(guān)系,可以得出地球內(nèi)部電導(dǎo)率的分布.這已成為地磁學(xué)的一個(gè)重要領(lǐng)域,叫做地球電磁感應(yīng).
    地球變化磁場(chǎng)既和磁層、電離層的電磁過(guò)程相聯(lián)系,又和地殼上地幔的電性結(jié)構(gòu)有關(guān),所以在空間物理學(xué)和固體地球物理學(xué)的研究中都具有重要意義.
    磁場(chǎng)類型
    1.恒定磁場(chǎng) 磁場(chǎng)強(qiáng)度和方向保持不變的磁場(chǎng)稱為恒定磁場(chǎng)或恒磁場(chǎng),如鐵磁片和通以直流電的電磁鐵所產(chǎn)生的磁場(chǎng).
    2.交變磁場(chǎng) 磁場(chǎng)強(qiáng)度和方向在規(guī)律變化的磁場(chǎng),如工頻磁療機(jī)和異極旋轉(zhuǎn)磁療器產(chǎn)生的磁場(chǎng).
    3.脈動(dòng)磁場(chǎng) 磁場(chǎng)強(qiáng)度有規(guī)律變化而磁場(chǎng)方向不發(fā)生變化的磁場(chǎng),如同極旋轉(zhuǎn)磁療器、通過(guò)脈動(dòng)直流電磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng).
    4.脈沖磁場(chǎng) 用間歇振蕩器產(chǎn)生間歇脈沖電流,將這種電流通入電磁鐵的線圈即可產(chǎn)生各種形狀的脈沖磁場(chǎng).脈沖磁場(chǎng)的特點(diǎn)是間歇式出現(xiàn)磁場(chǎng),磁場(chǎng)的變化頻率、波形和峰值可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié).
    恒磁場(chǎng)又稱為靜磁場(chǎng),而交變磁場(chǎng),脈動(dòng)磁場(chǎng)和脈沖磁場(chǎng)屬于動(dòng)磁場(chǎng).磁場(chǎng)的空間各處的磁場(chǎng)強(qiáng)度相等或大致相等的稱為均勻磁場(chǎng),否則就稱為非均勻磁場(chǎng).離開(kāi)磁極表面越遠(yuǎn),磁場(chǎng)越弱,磁場(chǎng)強(qiáng)度呈梯度變化.
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