目录

概述

产生原理

基本特点

匀强磁场

常见的磁场

磁场的运动相对性

磁场的方向

自然界磁辐射对大脑梦幻的影响

磁场
中文名
磁场
外文名
magnetic field
磁场,物理概念,是指传递实物间磁力作用的场。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。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。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,磁场是相对于观测点运动的电荷的运动的电场的强度与速度,带来的观测点处电荷所受力的变化的表现。
用现代物理的观点来考察,物质中能够形成电荷的终极成分只有电子(带单位负电荷)和质子(带单位正电荷),因此负电荷就是带有过剩电子的带电物体,正电荷就是带有过剩质子的带电物体。运动电荷产生磁场的真正场源是运动电子或运动质子所产生的磁场。例如电流所产生的磁场就是在导线中运动的电子所产生的磁场。
由于经典物理中不使用基本粒子的概念来研究磁场问题,致使电磁学和电动力学都将产生磁场的原因定义为点电荷的定向运动,并将磁铁的成因解释为磁畴。现代物理表明,任何物质的终极结构组成都是电子(带单位负电荷),质子(带单位正电荷)和中子(对外显示电中性)。点电荷就是含有过剩电子(带单位负电荷)或质子(带单位正电荷)的物质点,因此电流产生磁场的原因只能归结为运动电子产生磁场。 一个静止的电子具有静止电子质量和单位负电荷,因此对外产生引力和单位负电场力作用。当外力对静止电子加速并使之运动时,该外力不但要为电子的整体运动提供动能,还要为运动电荷所产生的磁场提供磁能。可见,磁场是外力通过能量转换的方式在运动电子内注入的磁能物质。电流产生磁场或带负电的点电荷产生磁场都是大量运动电子产生磁场的宏观表现。 同样道理,由一个运动的带正电的点电荷所产生的磁场,是其中过剩的质子从外力所获取的磁能物质的宏观体现。但其磁能物质又分别依附于其中带有电荷的夸克。 传递运动电荷或电流之间相互作用的物理场,由运动电荷或电流产生,同时对产生场中其它运动电荷或电流发生力的作用。磁场是物质的一种形态。 磁铁与磁铁之间,通过各自产生的磁场,互相施加作用力和力矩于对方。运动中的电荷会产生磁场。磁性物质产生的磁场可以用电荷运动模型来解释。 电场是由电荷产生的。电场与磁场有密切的关系;有时磁场会生成电场,有时电场会生成磁场。麦克斯韦方程组可以描述电场、磁场、产生这些矢量场的电流和电荷,这些物理量之间的详细关系。根据狭义相对论,电场和磁场是电磁场的两面。设定两个参考系A和B,相对于参考系A,参考系B以有限速度移动。从参考系A观察为静止电荷产生的纯电场,在参考系B观察则成为移动中的电荷所产生的电场和磁场。
与电场相仿,磁场是在一定空间区域内连续分布的向量场,描述磁场的基本物理量是磁感应强度矢量B ,也可以用磁感线形象地表示。然而,作为一个矢量场,磁场的性质与电场颇为不同。 运动电荷或变化电场产生的磁场,或两者之和的总磁场,都是无源有旋的矢量场,磁力线是闭合的曲线簇,不中断,不交叉。换言之,在磁场中不存在发出磁力线的源头,也不存在会聚磁力线的尾闾,磁力线闭合表明沿磁力线的环路积分不为零,即磁场是有旋场而不是势场(保守场),不存在类似于电势那样的标量函数。 在量子力学里,科学家认为,纯磁场(和纯电场)是虚光子所造成的效应。以标准模型的术语来表达,光子是所有电磁作用的显现所依赖的媒介。在低场能量状况,其中的差别是可以忽略的。
匀强磁场是一个常用物理概念,它是一个理想化概念,完全均匀的磁场是不存在的。匀强磁场是指内部的磁场强弱和方向处处相同的磁场,它的磁感线是一系列疏密间隔相同的平行直线。
1 异名磁极之间的磁场
2 通电螺线管内磁场
3 通电线圈之间的磁场分布
电磁场
电磁场(electromagnetic field)是有内在联系、相互依存的电场和磁场的统一体和总称。随时间变化的电场产生磁场,随时间变化的磁场产生电场,两者互为因果,形成电磁场。电磁场可由变速运动的带电粒子引起,也可由强弱变化的电流引起,不论原因如何,电磁场总是以光速向四周传播,形成电磁波。电磁场是电磁作用的媒递物,具有能量和动量,是物质存在的一种形式。电磁场的性质、特征及其运动变化规律由麦克斯韦方程组确定。 电磁场是电磁作用的媒递物,是统一的整体,电场和磁场是它紧密联系、相互依存的两个侧面,变化的电场产生磁场,变化的磁场产生电场,变化的电磁场以波动形式在空间传播。电磁波以有限的速度传播,具有可交换的能量和动量,电磁波与实物的相互作用,电磁波与粒子的相互转化等等,都证明电磁场是客观存在的物质,它的“特殊”只在于没有静质量。 在电磁学里,磁石、磁铁、电流、含时电场,都会产生磁场。处于磁场中的磁性物质或电流,会因为磁场的作用而感受到磁力,因而显示出磁场的存在。磁场是一种矢量场;磁场在空间里的任意位置都具有方向和数值大小。
磁场的运动相对性是指与场源同速运动的观察者及其检测仪器都不能测到运动中的场源所产生的磁场,而与场源不同速时则可测到场源的磁场。例如在地球表面参考系中,我们测定静止于地球表面的电子不产生磁场,但是这个静止于地球表面的电子却在不停地随同地表进行自转并围绕太阳公转。又例如,使导线对外产生磁场的电流是大量电子定向运动的结果。该载流导线在对外产生磁场的同时,其中的每一个运动电子并不被与其同行的其它电子的磁场所干扰,因为所有同行的电子都具有同等磁化而无法感受到其它电子磁场的存在。
规定小磁针的北极在磁场中某点所受磁场力的方向为该点磁场的方向。在磁体外部,磁感线从北极出发到南极的方向,在磁体内部是由南极到北极,在外可表现为磁感线的切线方向或放入磁场的小磁针在静止时北极所指的方向。磁场的南北极与地理的南北极正好相反,且一端的两种极之间存在一个偏角,称为磁偏角。磁偏角不断地发生缓慢变化。掌握磁偏角的变化对于应用指南针指向具有重要意义。磁偏角最早是由我国宋代科学家沈括发现,他将这个写入《梦溪笔谈》。书中指出“常微偏东,不全南也”。
在自然界中,存在着地磁和大量的宇宙空间物质射线以及太阳磁暴辐射波,这些磁波会对人类的大脑和脏器形成刺激性影响。这些磁波辐射对生物成长有一种促进作用,同时,人体与磁场也存在一定的内在关联性。宇宙本身就是一个强大的磁场空间,没有宇宙强大的磁场作用力,也就没有自然界生物细胞的合成,地球上面的生物也就不会存在。 人类的梦中幻觉,大部分是由于空间磁辐射所引起的,强大的磁波辐射也可以给人类造成重大的伤害,也可以引起空间的人体核磁共振效应。自然界的诸多奇异现象都存在强磁场的力作用,可造成信鸽对地理位置辨别的失效,可造成人类方向性的判别错误,也可造成人类大脑的噩梦幻觉联想。
目录
概述
产生原理
基本特点
匀强磁场
常见的磁场
磁场的运动相对性
磁场的方向
自然界磁辐射对大脑梦幻的影响