電場和磁場二者似乎是兩種截然不同的、互不聯(lián)系的常 但實際上,它們是緊密地相互聯(lián)系著的。變化的電場可以產(chǎn)生磁場,變化的磁場也可以產(chǎn)生電常 法拉第發(fā)現(xiàn)的電磁感應(yīng)就是變化的磁場產(chǎn)生電場的表現(xiàn)。 電磁感應(yīng)是一個線圈中的磁場發(fā)生變化時,在線
磁場的定義
磁場是傳遞實物間磁力作用的場,它是一種看不見、摸不著的特殊物質(zhì),磁場不是由原子或分子組成的,但磁場是客觀存在的。
磁鐵周圍的磁力范圍叫做磁常在這個范圍內(nèi)的物體會被磁鐵吸引。最強的磁場在磁鐵的兩端,最弱的磁場在磁鐵的中央。用一張紙蓋在磁鐵上,再在紙上撒上鐵屑,你就可以看到磁場的形狀。鐵屑會被吸引,呈現(xiàn)出磁場的形狀。
磁場產(chǎn)生的原理
磁場是一種看不見、摸不著的特殊物質(zhì),磁場不是由原子或分子組成的,但磁場是客觀存在的。磁場具有波粒的輻射特性。磁體周圍存在磁場,磁體間的相互作用就是以磁場作為媒介的,所以兩磁體不用在物理層面接觸就能發(fā)生作用。電流、運動電荷、磁體
一個靜止的電子具有靜止電子質(zhì)量和單位負(fù)電荷,因此對外產(chǎn)生引力和單位負(fù)電場力作用。當(dāng)外力對靜止電子加速并使之運動時,該外力不但要為電子的整體運動提供動能,還要為運動電荷所產(chǎn)生的磁場提供磁能??梢?,磁場是外力通過能量轉(zhuǎn)換的方式在運動電子內(nèi)注入的磁能物質(zhì)。電流產(chǎn)生磁場或帶負(fù)電的點電荷產(chǎn)生磁場都是大量運動電子產(chǎn)生磁場的宏觀表現(xiàn)。
磁場是一種看不見、摸不著的特殊物質(zhì),磁場不是由原子或分子組成的,但磁場是客觀存在的。磁場具有波粒的輻射特性。磁體周圍存在磁場,磁體間的相互作用就是以磁場作為媒介的,所以兩磁體不用接觸就能發(fā)生作用。 磁場對人有害。 由于磁體的磁性
磁場的常見分類
磁場強度在歷史上最先由磁荷觀點引出。類比于電荷的庫侖定律,人們認(rèn)為存在正負(fù)兩種磁荷,并提出磁荷的庫侖定律。單位正點磁荷在磁場中所受的力被稱為磁場強度H。 后來安培提出分子電流假說,認(rèn)為并不存在磁荷,磁現(xiàn)象的本質(zhì)是分子電流。自此磁
磁場通常分為電磁場和地磁場。電磁場是有內(nèi)在聯(lián)系、相互依存的電場和磁場的統(tǒng)一體和總稱。隨時間變化的電場產(chǎn)生磁場,隨時間變化的磁場產(chǎn)生電場,兩者互為因果,形成電磁場。電磁場總是以光速向四周傳播,形成電磁波。地磁場是從地心至磁層頂?shù)目臻g范圍內(nèi)的磁場。人類對于地磁場存在的早期認(rèn)識,來源于天然磁石和磁針的指極性。地磁的北磁極在地理的南極附近,地磁的南磁極在地理的北極附近。磁針的指極性是由于地球的北磁極吸引著磁針的N極,地球的南磁極吸引著磁針的S極。
磁體周圍存在磁場,磁體間的相互作用就是以磁場作為媒介的。 舉個例子,一個磁鐵周圍就會產(chǎn)生磁場,磁場是真實存在的,但是看不見摸不著,磁鐵對鐵釘有吸引作用,這種作用就是通過磁場這個媒介產(chǎn)生的。 媒介的意思就是:還是舉例吧,你能聽到別
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人和人之間的磁場是什么???
我們所說的磁場是一種自然物質(zhì)。磁,是由一些具有磁性物質(zhì)的東西發(fā)出的一種看不見,摸不著的物質(zhì)。這些物質(zhì)確實存在,只是就人類的感官而言,根本感覺不到??梢园l(fā)出磁的東西很多,比如:我們常說的磁鐵(吸鐵石),電流(簡單的說也就是通電的電線),電池,電視的熒光屏等等。
人身上也有磁場,因為人體細(xì)胞在活動時候,就會有很小的電流產(chǎn)生,電流會產(chǎn)生磁場。所有的細(xì)胞與外界進(jìn)行聯(lián)系的時候,會產(chǎn)生一種信號,好像人與人交流用聲音一樣。這種信號其實就是電磁波,它也是一種磁信號。
什么叫做取向磁場?
自旋量子數(shù)i等于二分之一的時候,總共有兩種取向,而自旋量子數(shù)為一時,遵從取向數(shù)等于2i+1,所以一共是三個
什么是磁場漩渦?
“黑洞”并非是真正的實體星球,而只是宇宙天體運動時產(chǎn)生的各種“磁場漩渦”現(xiàn)象,它的能量、射線輻射主要都是由磁場力作用產(chǎn)生的,因為它的構(gòu)成物質(zhì)密度非常稀薄,光線發(fā)射極其微弱,因此根本沒有辦法在遠(yuǎn)距離用光學(xué)儀器觀測到它的形狀,如果根據(jù)它的形態(tài)和性質(zhì)來說,它倒的確可以說一個“黑暗磁場漩渦洞”。
我們假設(shè)“黑洞”是一種物質(zhì)構(gòu)成密度很大的“天體”,那么,在“黑洞”和物質(zhì)密度相對較小的宇宙空間兩者應(yīng)該是有分界面的。根據(jù)光的反射、折射原理,當(dāng)光投在兩種物質(zhì)的分界面時會有反射和折射現(xiàn)象的,這一點已經(jīng)從宇宙中所有不發(fā)光天體都能夠反光得到證實,無一例外。因此,從“黑洞”無法反射光線這一點說明“黑洞”盡管也有極強的吸引力,可是它的物質(zhì)構(gòu)成密度很稀薄,根本達(dá)不到反射光線的程度(并不是光線因為被它吸引不能脫離而不能反射)。
當(dāng)光線和它相逢的時候,只得穿越而過了,看不到明顯的光反射和折射現(xiàn)象。所以也就不能通過光學(xué)觀測直接看到它的形狀,而只能選擇其他天文觀測方式,通過“黑洞”快速旋轉(zhuǎn)運動中產(chǎn)生的極強各類射線輻射來證明它的存在。
什么是磁鐵、磁力和磁場?
磁鐵
磁現(xiàn)象是一種自然現(xiàn)象,古今中外的人們都是逐漸認(rèn)識其性質(zhì)的。
早在3000多年前,我國勞動人民就發(fā)現(xiàn)了磁石吸鐵的現(xiàn)象。到戰(zhàn)國時期,人們已經(jīng)知道把天然磁石磨成勺子的形狀,放在光滑的石板上,勺子把就會自動指向南方。這就是世界上最早的指南針,古人將其稱為“司南”。
指南針是中國人引以為榮的四大發(fā)明之一。有了指南針,才有了后來的大航海時代,才有了西方工業(yè)文明和美洲*的發(fā)現(xiàn)。19世紀(jì)初,丹麥學(xué)者奧斯特第一個觀察到了電流對磁針的作用。1831年,英國科學(xué)家法拉第又發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)的規(guī)律。從此,磁現(xiàn)象和磁性材料的研究與應(yīng)用,成了電工學(xué)和電子學(xué)中的一個重要范疇。
電和電磁可是,磁鐵為什么能吸引鐵、鈷、鎳等金屬而對于銅、鋁等金屬就不起作用呢?指南針又為什么能指向南方?這其中有什么聯(lián)系嗎?
磁鐵靠近鐵釘或鎳幣時,會把它們吸住,這種吸引力就叫磁力,磁力作用的范圍叫做磁場。能夠被磁鐵吸住的物體叫做“磁性體”,它本身在特定條件下也可以變成磁鐵或具有磁性。
磁石吸鐵的性質(zhì)叫做磁性。如果我們用一塊天然磁石沿一固定的方向,多次地摩擦一根鋼針,就能使鋼針帶上磁性,這個過程叫做磁化。就像電池生電一樣,磁力也是磁鐵產(chǎn)生的。由于磁力是從磁鐵的兩端產(chǎn)生出來的,如果把鐵屑撒在條形或馬蹄形永久磁鐵的周圍,鐵屑就公自動集結(jié)在磁鐵的兩端,而在磁鐵的其余部位,卻幾乎看不到有鐵屑被吸引上去。這個現(xiàn)象說明,磁性最強的部位,集中在磁鐵的兩端,我們把這兩端稱為磁極。在電池上,把流出電流的一端叫正極,進(jìn)入的一端叫負(fù)極。而磁鐵的兩端,一頭叫北極,另一頭叫南極。
它們有了這兩個名字,也是具有科學(xué)道理的。用線把磁鐵懸吊起來,這時,磁鐵總有一端指南,一端指北,指北的一端當(dāng)然是北極,那指南的,就是南極了。磁鐵之所以有南北指向,正因為地球本身是個大磁鐵。如果從磁鐵的角度看,那么地球的北極附近是S極,南極附近是N極。所以,磁鐵的N極指向北,S極指向南。
在英語里,“North”這個詞表示北方,“South”這個詞表示南方,所以通常用N表示北極,用S表示南極。
用一根細(xì)線把磁鐵懸掛起來,使它能自由地旋轉(zhuǎn),但它最后總是沿著一個磁極指南、另一個磁極指北的方向靜止下來。通常我們把指向南方的磁極叫做南極(或S極),指向北方的叫北極(或N極)。就像正、負(fù)兩種電荷間具有同性相斥、異性相吸的性質(zhì)那樣,在南、北兩個磁極之間也存在著相互作用的力——磁力。
如果沒有導(dǎo)線把電池的兩端連起來,是不會有電流通過的,而磁力不需要導(dǎo)線,它可以直接穿過空間。而且,和電的流動相同,它也一定要走過一圈(從N到S),決不中途停頓或斷開。磁走過的路線是看不見的,我們用磁力線來表示。磁力線是一個抽象出來的概念,它本身并不存在,但磁場是存在的,我們用磁力線的方向來表示磁場的方向,用磁力線的疏密來表示磁場的強弱,磁力線越密,表示磁場越強。
雖然磁場看不見摸不著,但它確實是客觀存在的一種物質(zhì)。如果在磁鐵的上方放一塊有機玻璃板或塑料板并撒上鐵粉,然后輕輕彈振塑料板,我們會看到,鐵粉有規(guī)則地排列成一圈一圈的形狀,這就是磁力線的分布情況,也就是磁場的情況。
電極具有同性相斥、異性相吸的特性,磁極也一樣,南極與南極、北極與北極接觸時會相互排斥,可是磁鐵的南極與北極不用接觸,只要一接近,就會相互吸引。
磁力線喜歡走捷徑,在它經(jīng)過的途中,如放一塊鐵(磁性材料),它就不繞大圈子,而是穿過鐵塊。而且,盡力把鐵塊拉到自己身邊,離得越近越好,這就是“吸引”作用。
如果迷路時要想判斷方位,就可以使用指南針,它其實就是個很輕的磁鐵。因為指南針既可以指南,也可以指北,就簡單地叫它“磁針”。由于地球的北極是S極,它要吸引指南針的N極,所以,指南針的N極指向北方;同理,地球的南極是N極,它要吸引指南針的S極,所以指南針的S極指向南方。地球和指南針的磁力線是一致的,但方向相反。如果把指南針放在地球的南極或北極,就應(yīng)該把指南針立起來放置。
當(dāng)磁針放在其他磁鐵附近,也就是磁場內(nèi)時,它的方向就會改變,從而發(fā)生旋轉(zhuǎn)。如果磁鐵的磁力較弱,磁針偏轉(zhuǎn)角就比較小,如果磁鐵磁力較強,磁針偏轉(zhuǎn)角就會比較大。
傳說大海中有一座神奇的島嶼,美人魚在島上唱歌迷惑過往的水手。誰要是聽到歌唱,一定會被迷惑,等待他的只能是船毀人亡。可是,據(jù)說大海中真的就有這么一座島,任何靠近它的船只都會莫名其妙地以飛快的速度向它駛?cè)?,粉碎在岸邊陡峭的礁石上?/p>
后來有一艘船在即將重蹈覆轍的時候,船長果斷地下令棄船,船員們才得以坐著小艇生還。據(jù)生還者講,當(dāng)時船上所有的羅盤都失靈了,而船也失去了控制,不顧一切地撞向小島的懸崖。
當(dāng)然,這座島上根本沒有什么美人魚,不過,卻有另一樣更致命的東西:磁場。原來島上富含磁性礦物質(zhì),因此整座島變成了一個大磁鐵,鐵殼的船只一旦靠近它,難免會被它吸過去,而羅盤——也就是指南針,當(dāng)然也會在強磁場的干擾下失靈。
磁力和磁場
我們說過,磁場的強弱,用磁力線表示。如果將兩根磁棒串聯(lián)放置時,穿過單位橫截面積的磁力線數(shù)目不會改變;并聯(lián)放置時,穿過單位橫截面積的磁力線數(shù)目增多,也就是磁力線變密了。數(shù)目不變的,磁場的強度不變;數(shù)目增多的,磁場增強。不過,并置時必須把兩根磁棒壓緊,否則不會增強。
把鐵塊或鋼塊置于“U”形磁鐵的兩極,則鐵塊和鋼塊將被磁化,它會吸起鐵屑,當(dāng)把鐵塊和鋼塊由磁極下端移開時,則仍有許多鐵屑被吸在鋼塊上,而鐵塊上的鐵屑幾乎全部脫落。
磁化停止后,鋼塊上所保留的磁性叫做剩磁,鐵塊的剩磁少,鋼塊的剩磁多。
如果把兩塊強弱不同的磁鐵并置在一起,強磁鐵的磁力線將強行通過弱磁鐵,使弱磁鐵的磁力線被抵消。本來,它們是同極并置在一起的。這樣一來,當(dāng)它們離開時,弱磁鐵的S極與N極就互相調(diào)換了位置,原來的S極變成N極,原來的N極變成S極。
弱磁鐵在強磁鐵的作用下,體內(nèi)小磁體的取向就改變了,所以像剛才說的,它就改變了原來磁力線的方向。
這里教大家一個用磁鐵吸引鐵釘或曲別針之類的小東西的游戲吧?請準(zhǔn)備一些這樣的物品做下面的實驗。到商店買3~5塊鐵氧體材料的磁鐵和10米長、0.4毫米直徑的漆包線。買磁鐵時要挑表面平整光滑些的,當(dāng)把它們串置在一起時,能互相吸得牢固,這樣的磁鐵可當(dāng)磁棒使用。
用磁鐵把小鐵釘吸上來以后,小鐵釘也變成磁鐵了。當(dāng)然,比起磁鐵來,它們的磁力是很微弱的。雖然弱,也具有了磁性。如果用小鐵釘靠近它附近的其他鐵釘時,就會一個連一個地吸上來,吊成一串,十分有趣。
不論什么形狀的鐵,它里面都有磁鐵的“成分”,這成分究竟是什么,稍后我們再探討,可以把它們暫且看成是一個個微型的小磁體。平時它們是雜亂無章地排列的,所以顯示不出磁性。假如把鐵放到磁場內(nèi),小磁體們整齊一順地排列起來,于是,磁性就能夠顯示出來了。
為什么磁鐵只吸引鐵、鈷、鎳等金屬呢?
事實上,這個問題是有不恰當(dāng)之處的,因為實驗表明,任何物質(zhì)在磁場中都能夠或多或少地被磁化,只是磁化的程度不同。物質(zhì)被磁化以后,就成為一個磁體,與磁化它的磁鐵間發(fā)生同性相斥異性相吸的作用。像銅、鋁這些金屬也可具有磁性,只是磁化非常弱,受到的磁力也就很弱,基本看不出來。
像鐵、鈷、鎳那樣能夠被強烈磁化的物質(zhì),叫做鐵磁性材料。鋼以及摻有鈷、鎳等金屬的合金,經(jīng)過磁化以后,能長久地保持磁性,人們稱它們?yōu)橛谰么盆F。常用的直流電流表、電度表、揚聲器、耳機等許多電氣設(shè)備中,都要用到永久磁鐵。
磁化后的鐵磁性物質(zhì),它們的磁性并不因外磁場的消失而完全消失,仍然剩余一部分磁性,叫做剩磁鐵磁性物質(zhì)。按剩磁的情形分為軟磁性材料和硬磁性材料。軟磁性材料的剩磁弱,而且容易退磁。硬磁性材料的剩磁強,而且不易退磁,適合于制成永久磁鐵。應(yīng)用在磁電式儀表、揚聲器、話筒、水磁電機等電器設(shè)備中。
還有一種磁性材料,叫做鐵氧體,它是由氧化線和二價金屬(如Ni、Co、Mn、Mg等)的氧化物組成的,在電性能上與半導(dǎo)體相似,在磁性上與鐵磁性材料相似。鐵氧體在電子技術(shù)中已經(jīng)成為不可缺少的磁性材料,在電子計算機中利用鐵氧體做記憶元件,在電子線路中廣泛利用鐵氧體做電感線圈的磁心。
一塊永久磁鐵,不論把它切成多少塊,每一小塊都是磁鐵,都有自己獨立的南極和北極,的確是一個有趣的現(xiàn)象。
很多電氣設(shè)備,如電動機、蜂鳴器、揚聲器等,就是利用磁力進(jìn)行工作的。兩種磁極與兩種電荷畢竟還是不同的。比如,正電荷與負(fù)電荷是可以分離的,但是想要得到單獨存在的南極和北極卻是不可能的。即使把一根條形磁鐵分成許多段,每一段也總還是有南、北兩個相反的磁極。
地球磁場是什么?
地球有一個強的磁場。用來指示地面方向的磁羅盤之所以起作用就是因為有這個磁場。這個磁場伸向空間遠(yuǎn)處。
一切帶電粒子在通過地球磁場的時候都受到后者的作用力。那里有來自太陽的帶電粒子形成的持續(xù)不斷的“風(fēng)”。
這種太陽風(fēng)受地球磁場的作用在接近地球的時候發(fā)生偏轉(zhuǎn)。由于二者的相互作用,地球磁場朝向太陽的那一面略微受到壓縮,背向太陽那一面被拉伸出來一條長長的尾巴。
在磁層里,無數(shù)帶電粒子,以巨大的、寬闊的帶狀形式環(huán)繞地球軌道運動。它們的運動是有規(guī)律的,因為它受相對穩(wěn)定的地球磁場的控制。這條輻射帶是美國發(fā)射的人造衛(wèi)星探險者一號發(fā)現(xiàn)的,這是太空時代最早的成就之一。
輻射帶里的帶電粒子實際上是以復(fù)雜的螺旋狀形式運動的。它們從北往南來回運動,同時它們整體緩慢地沿地球漂移。
當(dāng)太陽磁場特別強的時候,地球磁層受到壓縮。受束縛的粒子帶被推擠而移近地球??茖W(xué)家還不能肯定著名的北極光和南極光形成的原因。有一種解釋是,在受束縛的粒子*進(jìn)入地球大氣層的時候,它們與那里的粒子相碰撞而產(chǎn)生大量的能量交換。這些能轉(zhuǎn)變?yōu)楣?,從而出現(xiàn)奇異的極光。
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