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基本磁场是地磁场的主要部分,起源于地球内部,相对稳定,变化非常缓慢。 可变磁场包括地磁场的各种短期变化,这些变化主要来自地球外部,非常微弱。
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磁场由运动中的微小粒子组成。
在现有条件下,它无法被看到或触摸。 磁场具有粒子的辐射特性。 磁铁周围有磁场,磁铁之间的相互作用是由磁场介导的,因此两块磁铁不需要在物理层面上接触。
由于磁铁的磁性与电流相同,电流是电荷的运动,因此简而言之,磁场是由在观察点移动的电荷运动的电场的强度和速度引起的对观察点的电荷的力变化的表现。
基本功能:
与电场类似,磁场是连续分布在一定空间区域的矢量场,描述磁场的基本物理量是磁感应强度矢量b,也可以用磁感线生动地表示。 然而,作为矢量场,磁场的性质与电场的性质有很大不同。
由移动电荷或变化的电场产生的磁场,或两者之和的总磁场,是没有被动旋转的矢量场,磁力线是闭合的曲线簇,不间断,不交叉。 也就是说,磁场中没有发射磁力线的源,也没有会聚磁力线的尾部,磁力线的闭合表明沿磁力线的环积分不为零,即磁场是旋转场而不是势场(保守场), 并且没有类似于电势的标量函数。
在量子力学中,科学家认为纯磁场(和纯电场)是虚拟光子的影响。 在标准模型中,光子是所有电磁相互作用所依赖的介质。 在低场能量条件下,差异可以忽略不计。
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地球磁场的产生方式如下:电流产生磁场,地磁场产生。
地球磁场是分布在地球周围空间中的磁场。 偶极子类型近似于在地心放置一根磁棒,磁北极 (n) 靠近地理南极,磁南极 (s) 靠近地理北极。
磁极与地理极不完全重合,存在磁偏角。 地球的磁场是一种电磁场,它是由外核中电子随地球旋转的电流效应(近似于电磁学)产生的。
关于地球磁场起源的假设可以归纳为两类:第一类是基于现有的物理理论; 第二种假设采用了一种独特的方法,认为对于像地球这样的宇宙物体,存在着与现有已知理论不同的特殊定律。
1681 年 7 月,法国物理学家阿拉戈记录了这样一个事实,即铁质物体的磁化是由雷击引起的。 这一事件引起了许多科学家的深思。
在18世纪,当人们发现闪电实际上是一种通过空气的强大电流时,人们很自然地认为电和磁之间存在某种联系。 为了弄清楚这个问题,丹麦科学家奥斯特付出了艰苦的努力,做出了第一个贡献。
1820年,奥斯特设计了一个实验装置。 当他将指南针移近连接到电流的电线时,奇迹发生了! 他惊讶地发现指南针偏转了,而且偏转得很厉害。
所以奥斯特断言,不仅磁铁是磁性的,电流也是磁性的,它们也可以产生磁效应。 奥斯特想通过实验来说明电和磁没有联系的想法,但无意中得到了相反的结果。
这个偶然的发现揭示了电流可以产生磁场的秘密,这就是所谓的奥斯特实验。
从阿拉戈看到雷击可以使铁质物体磁化,到在奥斯特的实验中发现电流的磁效应,花了140年的时间。 科学家们终于发现了磁与电之间的联系,这是人类认识的一次飞跃,也是电磁学发展的一个里程碑。
读到这里,你可能会问:磁性起源于电流,但是永磁体的磁性呢? 它们不通电!
大约在奥斯特的同时,安培也发现了电流的磁效应。 1822年,安培进一步提出了分子电流假说,认为在原子、分子或分子团等物质粒子内部,存在着一种称为分子电流的环形电流,正是它的存在使每个物质粒子形成一个小磁铁。
当物体没有被磁化时,所有分子电流的方向都是混乱的,它们形成的小磁铁也以无序的方式排列,使分子电流的磁性相互抵消,物体对外没有磁性。
当物体被磁化时,在外磁场的作用下,所有分子的电流产生的磁场方向变得大致相同,因此合成了一个比较强的磁场,这就是磁化,它在外部表现出很强的磁力。
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