磁场定义

磁场是围绕磁体、电流或充电的电场的矢量场。在该区域，可以看到磁力。基本粒子的运动电荷、磁矩以及称为自旋的基本量子性质共同构成了这个场。

此外，电场和磁场是相互关联的。换句话说，它们属于电磁力，是自然界的四种基本力之一。本文将探讨磁场的定义、背景、例子、特性等。这将提高您对该主题的理解。

磁场简介

磁力作用于磁场中的磁性材料或运动的电荷。其符号为 B 或 H。基本单位是（牛顿秒）/库仑，单位是特斯拉。

磁场的早期历史

1269 年，法国学者 Petrus Peregrinus de Maricourt 用铁针在球形磁体的表面上绘制了磁场的表示图，这标志着磁场研究的开端。

他发现所得的场线在两个不同的位置相交。因此，他称这些位置为“极”。然后，他说道，无论磁体被切得多薄，它总是会有一个北极和一个南极。

三个多世纪后，William Gilbert 认为地球就像一个磁体。1750 年，英国牧师兼哲学家 John Mitchell 提出，磁极之间存在相互吸引和排斥的作用。

1785 年，Charles-Augustin de Coulomb 通过实验验证了地球的磁场。之后，在 1824 年，一位名叫 Simeon Denis Poisson 的法国数学家和几何学家为这个国家（指地球）开发了第一个模型。

随着 19 世纪的到来，先前的假设得到了改进和检验。

正如 Hans Christian Orsted 在 1819 年观察到的那样，电流会在其周围产生磁场。

随后，在 1825 年，André-Marie Ampère 提出了一个磁性理论，他声称磁力是由永恒流动的电流环引起的，而不是由磁荷偶极子引起的。

之后，在 1831 年，法拉第证明了变化的磁场如何产生电场；在此过程中，他发现了电磁感应。

在 1861 年和 1865 年，James Clerk Maxwell 还发表了麦克斯韦方程组，这是关于电和磁的理论。

磁场的例子

磁场矢量或磁力线可以表示这个场。磁场可以用数学表示为矢量场。

一组基于网格的多个矢量称为矢量场。这些矢量中的每一个的长度都受到磁场强度的影响，并且指向与指南针大致相同的方向。

场线也可以表示磁矢量场内的信息。磁场中没有实际的线。它们用于直观地显示磁场。

磁力线的特性

磁力线之间没有相互干扰。它们总是形成闭合回路。此外，它们始终从北极开始或出现，并在南极结束。最后，场线的密度表示场的强度。

磁场是如何产生的

当电荷移动时，就会产生磁场。要启动一个变化并产生有用的磁场。有两种主要方法可以实现这一点：

• 载流导体产生的磁场
• 原子核周围电子的运动
• 载流导体的结果

根据安培的说法，当电荷运动时就会产生磁场。以一根导线为例，当你将其连接到电池时，电流就会流动。这将有助于你更好地理解。

磁场会随着通过导体的电流而增大。当你离导线越来越远时，磁场会随着距离的增加而减小。

我们称之为安培定律。

根据这个定律，公式为 B=μ0I2πr

这里，μ0 是一个我们称之为真空磁导率的特殊常数。μ0=4π×10−7T⋅m/A。更高磁导率的材料也能集中磁场。

• 电子围绕原子核的环绕运动

永磁体的作用基于电子围绕原子核的运动。观察表明，只有某些材料可以被磁化。要达到这种状态，需要满足一些条件。

第一个是材料必须具有具有相同自旋的一个或多个未配对电子的原子才能具有磁性。由于铁有四个电子，因此可以用来制造磁铁。

其次，必须建立一个整体的期望取向，因为该材料在环境温度下必须足够稳定。如果永久建立，就可以存在铁磁体，也称为永磁体。

最后，一些材料在外部磁场中会发展出足够高的组织度，从而具有磁性。在外部磁场存在时，所有电子自旋都对齐，但在外部磁场移除后，这种对齐就会消失。这些材料属于顺磁性材料。

常见问题解答

问题 1：请提供关于磁场的两个细节。

答案 1：两个特性中的第一个是这些场线永远不会相互交叉。第二个是场线的密度表示场的强度。

问题 2：太空中存在磁场吗？

答案 2：毫无疑问，存在。基于对许多脉冲星及其无线电波偏振的研究，银河系的旋臂被认为包含一个相对大规模的有组织的磁场。

此外，在星际尘埃云中也可以看到磁场。当这些云瓦解时，磁场会变得更加明显。