此條
目 め 介 かい 紹的
是 ぜ 磁性 じせい 物質 ぶっしつ 或 ある 電流 でんりゅう 產 さん 生 せい 的 てき 磁場 じば 。关于
磁性 じせい 物質 ぶっしつ 顯示 けんじ 出 で 的 てき 物理 ぶつり 現象 げんしょう ,请见「
磁 」。关于
各種 かくしゅ 各樣 かくよう 的 てき 鐵 てつ 磁性 じせい 物質 ぶっしつ ,请见「
磁鐵 」。关于
符號 ふごう 為 ため B
的 てき 物理 ぶつり 量 りょう ,请见「
磁通量 りょう 密度 みつど 」。
磁场 (英語 えいご :magnetic field )是 ぜ 一 いち 向 こう 量 りょう 場 じょう ,其描述 じゅつ 对于移 うつり 动电荷 、电流 [ 1] [ 2] 、磁性 じせい 材料 ざいりょう 的 てき 磁 影 かげ 响(磁效应、磁作用 よう )。在 ざい 磁场中 ちゅう 移 うつり 动的电荷会 かい 受到垂直 すいちょく 于其自身 じしん 速度 そくど 和 わ 垂直 すいちょく 于磁场的力 ちから [ 3] 。
感受 かんじゅ 到 いた 在 ざい 玻璃 はり 下方 かほう 的 てき 磁鐵 所產 しょさん 生 せい 的 てき 強烈 きょうれつ 磁場 じば ,在 ざい 玻璃 はり 上方 かみがた 的 てき 鐵 てつ 磁流體 りゅうたい ,會 かい 顯示 けんじ 出 で 正常 せいじょう 場 じょう 不穩 ふおん 定性 ていせい 。
在 ざい 電磁 でんじ 學 がく 裡 うら ,磁石 じしゃく 、磁鐵 、電流 でんりゅう 及時變 へん 電場 でんじょう ,都會 とかい 產 さん 生 せい 磁場 じば [ 4] [ 5] 。處 ところ 於磁場中 ばなか 的 てき 磁性 じせい 物質 ぶっしつ 或 ある 電流 でんりゅう ,會 かい 因 いん 為 ため 磁場 じば 的 てき 作用 さよう 而感受到磁力 じりょく ,因 いん 而顯示 けんじ 出 で 磁場 じば 的 てき 存在 そんざい 。磁場 じば 是 ぜ 一 いち 種 しゅ 向 こう 量 りょう 場 じょう ;磁場 じば 在 ざい 空間 くうかん 裡 うら 的 てき 任意 にんい 位置 いち 都 と 具有 ぐゆう 方向 ほうこう 和 わ 數 すう 值大小 しょう [ notes 1] 。
磁鐵 與 あずか 磁鐵之 の 間 あいだ ,透過 とうか 各自 かくじ 產 さん 生 せい 的 てき 磁場 じば ,互相施 ほどこせ 加 か 作用 さよう 力 りょく 和 わ 力 ちから 矩 のり 於對方 かた 。運動 うんどう 中 ちゅう 的 てき 電荷 でんか 亦 また 會 かい 產 さん 生 せい 磁場 じば 。磁性 じせい 物質 ぶっしつ 產 さん 生 せい 的 てき 磁場 じば 可 か 以用電荷 でんか 運動 うんどう 模型 もけい 來 らい 解釋 かいしゃく [ notes 2] 。
當 とう 施 ほどこせ 加 か 外 がい 磁場 じば 於物質 ぶっしつ 時 じ ,磁性 じせい 物質 ぶっしつ 的 てき 內部會 かい 被 ひ 磁化 じか ,會 かい 出現 しゅつげん 很多微小 びしょう 的 てき 磁偶極 きょく 子 こ 。磁化 じか 強度 きょうど 估量物質 ぶっしつ 被 ひ 磁化 じか 的 てき 程度 ていど 。知道 ともみち 磁性 じせい 物質 ぶっしつ 的 てき 磁化 じか 強度 きょうど ,就可以計算出 さんしゅつ 磁性 じせい 物質 ぶっしつ 本身 ほんみ 產 さん 生 せい 的 てき 磁場 じば 。產 さん 生 せい 磁場 じば 需要 じゅよう 輸入 ゆにゅう 能 のう 量 りょう ,當 とう 磁場 じば 被 ひ 湮滅 いんめつ 時 じ ,這能量 りょう 可 か 以再回收 かいしゅう 利用 りよう ,因 いん 此,這能量 りょう 被 ひ 視 し 為 ため 儲 もうか 存 そん 於磁場 じょう 。
電場 でんじょう 是 ぜ 由 よし 電荷 でんか 產 さん 生 せい 的 てき 。電場 でんじょう 與 あずか 磁場 じば 有 ゆう 密 みつ 切 きり 的 てき 關係 かんけい ;時 じ 變 へん 磁場 じば 會 かい 生成 せいせい 電場 でんじょう ,時 じ 變電 へんでん 場 じょう 會 かい 生成 せいせい 磁場 じば 。馬 うま 克 かつ 士 し 威 い 方 かた 程 ほど 組 ぐみ 描述電場 でんじょう 、磁場 じば 、產 さん 生 せい 這些向 むこう 量 りょう 場 じょう 的 てき 電流 でんりゅう 和 わ 電荷 でんか ,這些物理 ぶつり 量 りょう 之 の 間 あいだ 的 てき 詳細 しょうさい 關係 かんけい 。根據 こんきょ 狹義 きょうぎ 相對 そうたい 論 ろん ,電場 でんじょう 和 かず 磁場 じば 是 ぜ 電磁場 でんじば 的 てき 兩面 りょうめん 。設定 せってい 兩個 りゃんこ 參考 さんこう 系 けい A和 わ B,相對 そうたい 於參考 さんこう 系 けい A,參考 さんこう 系 けい B以有限 げん 速度 そくど 移動 いどう 。從 したがえ 參考 さんこう 系 けい A觀察 かんさつ 為 ため 靜止 せいし 電荷 でんか 產 さん 生 せい 的 てき 純 じゅん 電場 でんじょう ,在 ざい 參考 さんこう 系 けい B觀察 かんさつ 則 そく 成 なり 為 ため 移動 いどう 中 ちゅう 的 てき 電荷 でんか 所產 しょさん 生 せい 的 てき 電場 でんじょう 和 わ 磁場 じば 。
在 ざい 量子力學 りょうしりきがく 中 なか ,科學 かがく 家 か 認 みとめ 為 ため ,純 じゅん 磁場 じば 與 あずか 純 じゅん 電場 でんじょう 是 ぜ 虛 きょ 光子 こうし 所 ところ 造成 ぞうせい 的 てき 效 こう 應 おう 。以標準 ひょうじゅん 模型 もけい 的 てき 術語 じゅつご 來 らい 表 ひょう 達 たち ,光子 こうし 是 ぜ 所有 しょゆう 電磁 でんじ 作用 さよう 的 てき 顯現 けんげん 所 しょ 依賴 いらい 的 てき 媒介 ばいかい 。對 たい 於大 おだい 多數 たすう 场景,无需使用 しよう 微 ほろ 觀 かん 的 てき 描述,使用 しよう 經典 きょうてん 理論 りろん 即 そく 可 か ;在 ざい 低 てい 場 ば 能 のう 量 りょう 狀況 じょうきょう ,其中的 てき 差別 さべつ 是 ぜ 可 か 以忽略 りゃく 的 てき 。
在 ざい 古今 ここん 社會 しゃかい 裡 うら ,很多對 たい 世界 せかい 文明 ぶんめい 有 ゆう 重大 じゅうだい 貢獻 こうけん 的 てき 發明 はつめい 都 と 涉 わたる 及到磁場 じば 的 てき 概念 がいねん 。地球 ちきゅう 能 のう 夠產生 せい 自己 じこ 的 てき 磁場 じば ,這在導 しるべ 航 こう 方面 ほうめん 非常 ひじょう 重要 じゅうよう ,因 よし 為 ため 指南 しなん 針 はり 的 てき 指 ゆび 北極 ほっきょく 準 じゅん 確 かく 地 ち 指向 しこう 位置 いち 在 ざい 地球 ちきゅう 的 てき 地理 ちり 北極 ほっきょく 附近 ふきん 的 てき 地 ち 磁北極 きょく 。電動 でんどう 機 き 和 わ 發電 はつでん 機 き 的 てき 運 うん 作 さく 機 き 制 せい 是 ぜ 倚賴磁鐵轉 てん 動 どう 使 し 得 とく 磁場 じば 隨 ずい 著 ちょ 時間 じかん 而改變 かいへん 。通過 つうか 霍爾效 こう 應 おう ,可 か 以給出 で 物質 ぶっしつ 的 てき 帶電 たいでん 粒子 りゅうし 的 てき 性質 せいしつ 。磁路 じろ 學 がく 專門 せんもん 研 けん 討,各種 かくしゅ 各樣 かくよう 像 ぞう 變壓 へんあつ 器 き 一類 いちるい 的 てき 電子 でんし 元 もと 件 けん ,其內部 ぶ 磁場 じば 的 てき 相互 そうご 作用 さよう 。
最早 もはや 出現 しゅつげん 的 てき 幾 いく 副 ふく 磁場 じば 繪圖 えず 之 の 一 いち ,繪 え 者 しゃ 為 ため 勒內·笛 ふえ 卡兒 ,1644年 ねん 。這繪圖 ず 顯示 けんじ 出 で 地球 ちきゅう (中心 ちゅうしん 大圓 だいえん 球 だま )的 てき 磁場 じば 吸引 きゅういん 幾 いく 塊 かたまり 圓形 えんけい 磁石 じしゃく (以I、K、L、M、N標記 ひょうき 的 てき 圓 えん 球 だま )。笛 ふえ 卡兒認 みとめ 為 ため 磁性 じせい 是 ぜ 由 よし 微小 びしょう 螺旋 らせん 狀 じょう 粒子 りゅうし 的 てき 環 たまき 流 りゅう 造成 ぞうせい 的 てき ,稱 しょう 為 ため 「螺 にし 紋子 あやこ 」。這些螺 にし 紋子 あやこ 穿 ほじ 過 か 磁鐵的 てき 平行 へいこう 螺 にし 紋 もん 細 ほそ 孔 あな ,從 したがえ 指南 しなん 極 ごく (A)進入 しんにゅう ,從 したがえ 指 ゆび 北極 ほっきょく (B)出來 でき ,經過 けいか 磁鐵外的 がいてき 空間 くうかん (G、H)再 さい 繞 にょう 回 かい 指南 しなん 極 きょく 。當 とう 螺 にし 紋子 あやこ 繞 にょう 動 どう 至 いたり 磁石 じしゃく 附近 ふきん 時 じ ,會 かい 穿 ほじ 過 か 其細孔 あな ,從 したがえ 而造成 ぞうせい 磁力 じりょく 。
雖然很早以前 いぜん ,人類 じんるい 就已知道 ともみち 磁石 じしゃく 和 わ 其奧妙 みょう 的 てき 磁性 じせい ,最早 もはや 出現 しゅつげん 的 てき 幾 いく 個 こ 學術 がくじゅつ 性 せい 論述 ろんじゅつ 之 の 一 いち ,是 ぜ 由 よし 法 ほう 國學 こくがく 者 しゃ 皮 かわ 埃 ほこり ·德 とく 馬立 うまたて 克 かつ (Pierre de Maricourt )於公元 もと 1269年 ねん 寫 うつし 成 なり [ notes 3] 。德 とく 馬立 うまたて 克 かつ 仔細 しさい 標 しめぎ 明 あきら 了 りょう 鐵 てつ 針 はり 在 ざい 塊 かたまり 型 がた 磁石 じしゃく 附近 ふきん 各個 かっこ 位置 いち 的 てき 定 てい 向 むかい ,從 したがえ 這些記號 きごう ,又 また 描繪出 で 很多條 じょう 磁場 じば 線 せん 。他 た 發現 はつげん 這些磁場 じば 線 せん 相 しょう 會 かい 於磁石 せき 的 てき 相反 あいはん 兩 りょう 端 はし 位置 いち ,就好像 ぞう 地球 ちきゅう 的 てき 經線 けいせん 相 そう 會 かい 於南極 なんきょく 與 あずか 北極 ほっきょく 。因 よし 此,他稱 たしょう 這兩位置 いち 為 ため 磁極 じきょく [ 6] 。幾 いく 乎三 さん 個 こ 世紀 せいき 後 ご ,威 い 廉 かど ·吉 きち 爾 なんじ 伯 はく 特 とく 主張 しゅちょう 地球 ちきゅう 本身 ほんみ 就是一 いち 個 こ 大 だい 磁石 じしゃく ,其兩個 りゃんこ 磁極 じきょく 分別 ふんべつ 位 い 於南極 なんきょく 與北 よぎた 極 きょく 。出版 しゅっぱん 於1600年 ねん ,吉 よし 爾 なんじ 伯 はく 特 とく 的 てき 巨 きょ 著 ちょ 《論 ろん 磁石 じしゃく 》(De Magnete )開 ひらき 創 そう 磁學為 ため 一門 いちもん 正統 せいとう 科學 かがく 學術 がくじゅつ 領域 りょういき 。
於1824年 ねん ,西 にし 莫恩·帕松發展 はってん 出 で 一 いち 種 しゅ 物理 ぶつり 模型 もけい ,比較 ひかく 能 のう 夠描述 じゅつ 磁場 じば 。帕松認 みとめ 為 ため 磁性 じせい 是 ぜ 由 よし 磁荷產 さん 生 せい 的 てき ,同類 どうるい 磁荷相 しょう 排斥 はいせき ,異類 いるい 磁荷相 しょう 吸引 きゅういん 。他 た 的 てき 模型 もけい 完全 かんぜん 類比 るいひ 現代 げんだい 靜 せい 電 でん 模型 もけい ;磁荷產 さん 生 せい 磁場 じば ,就如同 どう 電荷 でんか 產 さん 生 せい 電場 でんじょう 一般 いっぱん 。這理論 ろん 甚至能 のう 夠正確 かく 地 ち 預 あずか 測 はか 儲 もうか 存 そん 於磁場 じょう 的 てき 能 のう 量 りょう [ notes 4] 。
儘管帕松模型 もけい 有 ゆう 其成功 せいこう 之 の 處 しょ [ notes 5] ,這模型 がた 也有 やゆう 兩 りょう 點 てん 嚴 いむ 峻 たかし 瑕疵 かし 。第 だい 一 いち ,磁荷並 なみ 不 ふ 存在 そんざい 。將 はた 磁鐵切 せつな 為 ため 兩 りょう 半 はん ,並 なみ 不 ふ 會 かい 造成 ぞうせい 兩個 りゃんこ 分離 ぶんり 的 てき 磁極 じきょく ,所得 しょとく 到 いた 的 てき 兩個 りゃんこ 分離 ぶんり 的 てき 磁鐵,每 まい 一個都有自己的指南極和指北極。第 だい 二 に ,這模型 がた 不能 ふのう 解釋 かいしゃく 電場 でんじょう 與 あずか 磁場 じば 之 の 間 あいだ 的 てき 奇異 きい 關係 かんけい 。
於1820年 ねん ,一 いち 系列 けいれつ 的 てき 革命 かくめい 性 せい 發現 はつげん ,促使開 ひらき 啟 けい 了 りょう 現代 げんだい 磁學理論 りろん 。首 くび 先 さき ,丹 に 麥 むぎ 物理 ぶつり 學 がく 家 か 漢 かん 斯·奧 おく 斯特 於7月 がつ 發現 はつげん 載 の 流 りゅう 導線 どうせん 的 てき 電流 でんりゅう 會 かい 施 ほどこせ 加 か 作用 さよう 力 りょく 於磁針 はり ,使 つかい 磁針 じしん 偏 へん 轉 てん 指向 しこう 。稍 やや 後 ご ,於9月 がつ ,在 ざい 這新聞抵達 たち 法 ほう 國 こく 科學 かがく 院 いん 僅僅 きんきん 一周 いっしゅう 之 これ 後 ご ,安德 あんとく 烈 れつ -瑪麗·安 やす 培 つちかえ 成功 せいこう 地 ち 做實驗 じっけん 展示 てんじ 出 で ,假 かり 若 わか 所載 しょさい 電流 でんりゅう 的 てき 流 りゅう 向 むこう 相 しょう 同 どう ,則 のり 兩 りょう 條 じょう 平行 へいこう 的 てき 載 の 流 りゅう 導線 どうせん 會 かい 互相吸引 きゅういん ;否 ひ 則 そく ,假 かり 若 わか 流 りゅう 向 こう 相反 あいはん ,則 のり 會 かい 互相排斥 はいせき 。緊接著 ちょ ,法 ほう 國 こく 物理 ぶつり 學 がく 家 か 讓 ゆずる -巴 ともえ 蒂斯特 とく ·必歐和 わ 菲利克 かつ 斯·沙 すな 伐 き 於10月 がつ 共同 きょうどう 發表 はっぴょう 了 りょう 必歐-沙 すな 伐 き 定律 ていりつ ;這定律 ていりつ 能 のう 夠正確 かく 地 ち 計 けい 算出 さんしゅつ 在 ざい 載 の 流 りゅう 導線 どうせん 四 よん 周 しゅう 的 てき 磁場 じば 。
1825年 ねん ,安 やす 培 つちかえ 又 また 發表 はっぴょう 了 りょう 安 やす 培 つちかえ 定律 ていりつ 。這定律 ていりつ 也能夠描述 じゅつ 載 の 流 りゅう 導線 どうせん 產 さん 生 せい 的 てき 磁場 じば 。更 さら 重要 じゅうよう 的 てき ,這定律 ていりつ 幫助建立 こんりゅう 整 せい 個 こ 電磁 でんじ 理論 りろん 的 てき 基礎 きそ 。於1831年 ねん ,麥 むぎ 可 か ·法 ほう 拉 ひしげ 第 だい 證 あかし 實 み ,隨 ずい 著 ちょ 時間 じかん 而變化 へんか 的 てき 磁場 じば 會 かい 生成 せいせい 電場 でんじょう 。這實驗 じっけん 結果 けっか 展示 てんじ 出 で 電 でん 與 あずか 磁之間 あいだ 更 さら 密 みつ 切 きり 的 てき 關係 かんけい 。
從 したがえ 1861年 ねん 到 いた 1865之 これ 間 あいだ ,詹姆斯·馬 うま 克 かつ 士 し 威 たけし 將 はた 經典 きょうてん 電 でん 學 がく 和 わ 磁學雜 ざつ 亂 みだれ 無 む 章 あきら 的 てき 方程式 ほうていしき 加 か 以整合 せいごう ,發展 はってん 成功 せいこう 馬 うま 克 かつ 士 し 威 い 方 かた 程 ほど 組 ぐみ 。最 さい 先發 せんぱつ 表 ひょう 於他的 てき 1861年 ねん 論文 ろんぶん 《論 ろん 物理 ぶつり 力 りょく 線 せん 》,這方程 ほど 組 ぐみ 能 のう 夠解釋 かいしゃく 經典 きょうてん 電 でん 學 がく 和 わ 磁學的 てき 各種 かくしゅ 現象 げんしょう 。在 ざい 論文 ろんぶん 裡 うら ,他 た 提出 ていしゅつ 了 りょう 「分子 ぶんし 渦 うず 流 りゅう 模型 もけい 」,並 なみ 成功 せいこう 地 ち 將 しょう 安 やす 培 つちかえ 定律 ていりつ 加 か 以延伸 えんしん ,增加 ぞうか 入 にゅう 了 りょう 一 いち 個 こ 有 ゆう 關 せき 於位 い 移 うつり 電流 でんりゅう 的 てき 項目 こうもく ,稱 しょう 為 ため 「馬 うま 克 かつ 士 し 威 い 修正 しゅうせい 項 こう 」。由 よし 於分子 ぶんし 渦 うず 包 つつみ 具有 ぐゆう 彈性 だんせい ,這模型 がた 可 か 以描述 じゅつ 電磁波 でんじは 的 てき 物理 ぶつり 行為 こうい 。因 よし 此,馬 うま 克 かつ 士 し 威 い 推導出 どうしゅつ 電磁波 でんじは 方程式 ほうていしき 。他 た 又 また 計 けい 算出 さんしゅつ 電磁波 でんじは 的 てき 傳播 でんぱ 速度 そくど ,發現 はつげん 這數值與光速 こうそく 非常 ひじょう 接近 せっきん 。警覺的 てき 馬 うま 克 かつ 士 し 威 い 立 りつ 刻 こく 斷定 だんてい 光波 こうは 就是一 いち 種 しゅ 電磁波 でんじは 。後來 こうらい ,於1887年 ねん ,海 うみ 因 いん 里 ざと 希 まれ ·赫茲 做實驗 じっけん 證明 しょうめい 了 りょう 這事實 じじつ 。馬 うま 克 かつ 士 し 威 い 統一 とういつ 了 りょう 電 でん 學 がく 、磁學、光學 こうがく 理論 りろん 。
雖然,有 ゆう 了 りょう 極 きょく 具 ぐ 功 こう 能 のう 的 てき 馬 うま 克 かつ 士 し 威 い 方 かた 程 ほど 組 ぐみ ,經典 きょうてん 電動 でんどう 力學 りきがく 基本 きほん 上 じょう 已 やめ 經 けい 完備 かんび ,在 ざい 理論 りろん 方面 ほうめん ,二 に 十世紀帶來了更多的改良與延伸。阿 おもね 爾 しか 伯 はく 特 とく ·愛 あい 因 いん 斯坦 ,於1905年 ねん ,在 ざい 他 た 的 てき 論文 ろんぶん 裡 うら 表明 ひょうめい ,電場 でんじょう 和 わ 磁場 じば 是 ぜ 處 しょ 於不同 どう 參考 さんこう 系 けい 的 てき 觀察 かんさつ 者 しゃ 所 しょ 觀 かん 察到的 てき 同樣 どうよう 現象 げんしょう (幫助愛 あい 因 いん 斯坦發展 はってん 出 で 狹義 きょうぎ 相對 そうたい 論 ろん 的 てき 思想 しそう 實驗 じっけん ,關 せき 於其詳 しょう 盡 つき 細 ぼそ 節 ふし ,請參閱移動 いどう 中 ちゅう 的 てき 磁鐵與 あずか 導體 どうたい 問題 もんだい )。後來 こうらい ,電動 でんどう 力學 りきがく 又 また 與 あずか 量子力學 りょうしりきがく 合併 がっぺい 為 ため 量子 りょうし 電動 でんどう 力學 りきがく 。
在 ざい 各個 かっこ 學術 がくじゅつ 領域 りょういき 裡 うら ,磁場 じば 會 かい 被 ひ 用 もちい 來 らい 稱呼 しょうこ 兩 りょう 種 たね 不同 ふどう 的 てき 向 こう 量 りょう 場 じょう ,分別 ふんべつ 標記 ひょうき 為 ため
H
{\displaystyle \mathbf {H} }
和 わ
B
{\displaystyle \mathbf {B} }
:
向 こう 量 りょう 場 じょう
H
{\displaystyle \mathbf {H} }
又 また 常 つね 稱 しょう 「磁場 じば 強度 きょうど 」(magnetic field intensity/strength)、「附屬 ふぞく 磁場 じば 」(auxiliary magnetic field)、「H場 じょう 」[ 7] 。
向 こう 量 りょう 場 じょう
B
{\displaystyle \mathbf {B} }
也常稱 しょう 「磁通量 りょう 密度 みつど 」(magnetic flux density)、「磁感應 おう 强度 きょうど 」(magnetic induction)、「B場 じょう 」。
雖然「磁場 じば 」這個詞 し 彙在歷史 れきし 上 じょう 已 やめ 先 さき 被 ひ H場 じょう 占有 せんゆう ,而只能 のう 將 はた B場 じょう 稱 しょう 為 ため 「磁感應 おう 」,但 ただし 是 ぜ 現在 げんざい 多數 たすう 物理 ぶつり 學 がく 家 か 公認 こうにん B場 じょう 為 ため 更 さら 基本 きほん 的 てき 物理 ぶつり 量 りょう ,因 いん 此他們稱呼 しょうこ B場 じょう 為 ため 「磁場 じば 」[ notes 6] ,電機 でんき 電子 でんし 工程 こうてい 師 し 學會 がっかい (IEEE)則 のり 將 しょう H場 じょう 定義 ていぎ 為 ため 「磁場 じば 」,B場 じょう 定義 ていぎ 為 ため 「磁通量 りょう 密度 みつど 」[ 8] 。如同命名 めいめい 表 ひょう 格 かく 展示 てんじ ,B場 じょう 和 わ H場 じょう 的 てき 習慣 しゅうかん 命名 めいめい 並 なみ 不一致 ふいっち 。為 ため 了 りょう 分 ぶん 歧義,在 ざい 本 ほん 文章 ぶんしょう 裏 うら ,磁感應 おう 強度 きょうど 指 ゆび 的 てき 是 ぜ B場 じょう ,磁場 じば 強度 きょうど 指 ゆび 的 てき 是 ぜ H場 じょう ,而磁場 じょう 則 そく 依 よ 上下 じょうげ 文 ぶん 而定,通常 つうじょう 指 ゆび 的 てき 是 ぜ B場 じょう 。
H場 じょう 以方程式 ほうていしき 定義 ていぎ 為 ため [ 9]
H
=
d
e
f
B
μ みゅー
0
−
M
{\displaystyle \mathbf {H} \ {\stackrel {def}{=}}\ {\frac {\mathbf {B} }{\mu _{0}}}-\mathbf {M} }
;
其中,
μ みゅー
0
{\displaystyle \mu _{0}}
是 これ 磁常數 すう ,
M
{\displaystyle \mathbf {M} }
是 これ 磁化 じか 強度 きょうど 。
對 たい 於線性 せい 物質 ぶっしつ ,磁化 じか 強度 きょうど
M
{\displaystyle \mathbf {M} }
與 あずか B場 じょう 成 なり 正 せい 比 ひ ,所以 ゆえん ,B場 じょう 與 あずか H場之 ばの 間 あいだ 的 てき 關係 かんけい 為 ため
H
=
B
μ みゅー
′
{\displaystyle \mathbf {H} ={\frac {\mathbf {B} }{\mu '}}}
;
其中,
μ みゅー
′
{\displaystyle \mu '}
是 これ 磁導率 りつ 。
在 ざい 自由 じゆう 空間 くうかん 裏 うら ,磁化 じか 強度 きょうど 等 とう 於零,所以 ゆえん ,
H
=
B
μ みゅー
0
{\displaystyle \mathbf {H} ={\frac {\mathbf {B} }{\mu _{0}}}}
。
對 たい 於很多 た 其它物質 ぶっしつ ,磁化 じか 強度 きょうど 與 あずか B場之 ばの 間 あいだ 的 てき 關係 かんけい 相當 そうとう 複雜 ふくざつ 。例 れい 如,鐵 てつ 磁性 じせい 物質 ぶっしつ 和 わ 超 ちょう 導體 どうたい 的 てき 磁化 じか 強度 きょうど 是 ぜ
B
{\displaystyle \mathbf {B} }
的 てき 多 た 值函數 すう (multivalued function )。這現象 げんしょう 稱 たたえ 為 ため 遲滯 ちたい 現象 げんしょう [ 10] 。
在 ざい 國際 こくさい 單位 たんい 制 せい 裡 うら ,B場 じょう 的 てき 單位 たんい 為 ため 特 とく 斯拉 (tesla),等價 とうか 於韋伯 (weber)/平方 へいほう 米 まい ,或 ある 伏 ふく 特 とく ·秒 びょう /平方 へいほう 米 まい 。在 ざい CGS單位 たんい 制 せい 裡 うら ,B場 じょう 的 てき 單位 たんい 為 ため 高 こう 斯 (gauss)。1特 とく 斯拉等 とう 於10,000高 だか 斯。在 ざい 國際 こくさい 單位 たんい 制 せい 裡 うら ,H場 じょう 的 てき 單位 たんい 為 ため 安 やす 培 つちかえ /公 おおやけ 尺 じゃく ;在 ざい CGS單位 たんい 制 せい 裡 うら ,H場 じょう 的 てき 單位 たんい 為 ため 奧 おく 斯特 (oersted)。1奧 おく 斯特定義 ていぎ 為 ため
1000
/
4
π ぱい
≈
79.5774715
{\displaystyle 1000/4\pi \approx 79.5774715}
安 やす 培 つちかえ /公 おおやけ 尺 じゃく [ 11] 。
精 せい 密儀 みつぎ 器 き 能 のう 夠測量 そくりょう 到 いた 的 てき 最 さい 微小 びしょう 磁場 じば 的 てき 數量 すうりょう 級 きゅう 為 ため 阿 おもね 托 たく 特 とく 斯拉(10−18 特 とく 斯拉)[ 12] ;實驗 じっけん 室 しつ 能 のう 夠製備的最 さい 強烈 きょうれつ 磁場 じば 為 ため 2800特 とく 斯拉[ 13] 。很多像 ぞう 磁星 一類 いちるい 的 てき 天文 てんもん 星 ほし 體 たい ,其磁場 じょう 值域為 ため 0.1至 いたり 100吉 よし 咖特 とく 斯拉(108 至 いたり 1011 特 とく 斯拉),超 ちょう 強 つよし 於最強烈 きょうれつ 的 てき 實驗 じっけん 室 しつ 磁場 じば [ 14] 。
磁強計 けい (magnetometer )是 ぜ 測量 そくりょう 局 きょく 域 いき 磁場 じば 的 てき 儀 ぎ 器 き 。磁強計 けい 又 また 分 ぶん 為 ため 很多類 るい ,重要 じゅうよう 的 てき 幾 いく 類 るい 包括 ほうかつ 霍爾效 こう 應 おう 磁強計 けい 、超 ちょう 導 しるべ 磁強計 けい 、核 かく 子 こ 旋進磁力 じりょく 儀 ぎ (NMR magnetometer )、磁通門 もん 磁強計 けい (fluxgate magnetometer )等 とう 等 とう 。遙遠 ようえん 的 てき 天文 てんもん 星 ほし 體 たい 的 てき 磁場 じば 可 か 以靠著 ちょ 測量 そくりょう 其對於附近 ふきん 帶電 たいでん 粒子 りゅうし 的 てき 影響 えいきょう 而得知 ち 。例 れい 如,繞 にょう 著 ちょ 磁場 じば 線 せん 螺 にし 旋轉 せんてん 動的 どうてき 電子 でんし 會 かい 產 さん 生 せい 同 どう 步 ふ 輻射 ふくしゃ ,其無線 むせん 電波 でんぱ 數 かず 據 よりどころ 可 か 以用電波 でんぱ 望遠鏡 ぼうえんきょう 偵測獲得 かくとく 。
透過 とうか 鐵 てつ 粉 こ 顯示 けんじ 出 で 的 てき 磁場 じば 線 せん 。
磁場 じば 的 てき 方向 ほうこう 可 か 以藉著 ちょ 磁偶極 きょく 子 こ 的 てき 性質 せいしつ 來 らい 顯示 けんじ ,處 しょ 於磁場 じょう 的 てき 磁偶極 ごく 子 こ 會 かい 沿著磁場 じば 的 てき 磁場 じば 線 せん 平行 へいこう 排列 はいれつ ,其中的 てき 一個顯著例子就是磁鐵 周圍 しゅうい 的 てき 鐵 てつ 粉 こな 分 ぶん 佈圖案 あん 。將 はた 條 じょう 狀 じょう 磁鐵放 ひ 在 ざい 白紙 はくし 下面 かめん ,鋪 しき 灑一堆鐵粉在白紙上面,這些鐵 てつ 粉 こな 會 かい 依 よ 著 しる 正 せい 切 きり 磁場 じば 線 せん 的 てき 方向 ほうこう 排列 はいれつ ,形成 けいせい 一 いち 條條 じょうじょう 曲線 きょくせん ,在 ざい 曲線 きょくせん 的 てき 每 ごと 一 いち 點 てん 顯示 けんじ 出 で 磁場 じば 線 せん 的 てき 正 せい 切 きり 方向 ほうこう 。這曲線 せん 圖 ず 稱 しょう 為 ため 「場 ば 線 せん 圖 ず 」。
繪 え 製 せい 場 じょう 線 せん 圖 ず 是 ぜ 一 いち 種 しゅ 很簡單 かんたん 的 てき 、描述磁場 じば (或 ある 任意 にんい 其它向 こう 量 りょう 場 じょう )的 てき 方法 ほうほう ,在 ざい 空間 くうかん 的 てき 任意 にんい 位置 いち 的 てき 磁場 じば 可 か 以從場 じょう 線 せん 圖 ず 在 ざい 對應 たいおう 位置 いち 的場 まとば 線 せん 正 せい 切 きり 方向 ほうこう 和 わ 密度 みつど 估計出來 でき 。磁場 じば 線 せん 密度 みつど 越高 こしたか 表示 ひょうじ 磁場 じば 越 こし 強 つよし 勁。場 ば 線 せん 圖 ず 的 てき 繪 え 製 せい 相當 そうとう 容易 ようい 。首 くび 先 さき ,在 ざい 每 まい 一個位置測量磁場的數值大小和方向。按照所得 しょとく 數 すう 據 よりどころ ,在 ざい 圖 ず 紙 し 的 てき 對應 たいおう 位置 いち 繪 え 出 で 一條跟磁場同方向的箭桿。然 しか 後 ご ,將 はた 每 まい 條 じょう 箭 や 桿之首部 しゅぶ 與 あずか 前面 ぜんめん 的 てき 箭 や 桿之尾 お 部 ぶ 連接 れんせつ 起 おこり 來 らい ,形成 けいせい 磁場 じば 線 せん ,確 かく 使 し 磁場 じば 線 せん 密度 みつど 與 あずか 磁場 じば 的 てき 強度 きょうど 成 なり 正 せい 比 ひ 。這樣,就可以繪製 せい 出 で 一 いち 幅 ぶく 場 じょう 線 せん 圖 ず 。這是一種很優良的磁場視覺化方法。想像 そうぞう 磁場 じば 線 せん 會 かい 沿著線 せん 徑 みち 施 ほどこせ 加 か 張力 ちょうりょく (像 ぞう 一 いち 條 じょう 橡 とち 皮 かわ 圈 けん ),又 また 會 かい 垂直 すいちょく 於線徑 みち 對 たい 鄰近的 てき 磁場 じば 線 せん 施 ほどこせ 加 か 壓力 あつりょく ,這就是 ぜ 磁力 じりょく 的 てき 物理 ぶつり 行為 こうい 。兩 りょう 塊 かたまり 磁鐵的 てき 異性 いせい 磁極 じきょく 互相吸引 きゅういん ,這是由 よし 於它們被很多條 じょう 磁場 じば 線 せん 連結 れんけつ ;反 はん 之 これ ,兩 りょう 塊 かたまり 磁鐵的 てき 同性 どうせい 磁極 じきょく 互相排斥 はいせき ,這是由 よし 於它們的磁場 じば 線 せん 不 ふ 相 あい 交接 こうせつ ,因 いん 為 ため 互相平行 へいこう ,造成 ぞうせい 互相推擠。
指南 しなん 針 はり 顯示 けんじ 出 で 一個條形磁鐵的磁場方向。指南 しなん 針 はり 的 てき 指 ゆび 北極 ほっきょく (紅色 こうしょく )會 かい 被 ひ 磁鐵的 てき 指南 しなん 極 ごく (S極 ごく )吸引 きゅういん ,也會被 ひ 磁鐵的 てき 指 ゆび 北極 ほっきょく (N極 ごく )排斥 はいせき 。
磁場 じば 在 ざい 任意 にんい 位置 いち 的 てき 方向 ほうこう 可 か 以用指南 しなん 針 はり 來 らい 顯示 けんじ 。指南 しなん 針 はり 可 か 以顯示 けんじ 出 で 一個條形磁鐵的磁場方向。由 よし 於異性 せい 磁極 じきょく 相互 そうご 吸引 きゅういん ,指南 しなん 針 はり 的 てき 指 ゆび 北極 ほっきょく 會 かい 被 ひ 磁鐵的 てき 指南 しなん 極 ごく (S極 ごく )吸引 きゅういん ;由 よし 於同性 せい 磁極 じきょく 相互 そうご 排斥 はいせき ,指南 しなん 針 はり 的 てき 指 ゆび 北極 ほっきょく 會 かい 被 ひ 磁鐵的 てき 指 ゆび 北極 ほっきょく (N極 ごく )排斥 はいせき 。在 ざい 磁鐵的 てき 指南 しなん 極 ごく 附近 ふきん ,磁場 じば 指向 しこう 磁鐵;在 ざい 指 ゆび 北極 ほっきょく 附近 ふきん ,磁場 じば 背 せ 向 こう 磁鐵。載 の 流 りゅう 導線 どうせん 產 さん 生 せい 的 てき 磁場 じば 不 ふ 會 かい 指向 しこう 導線 どうせん ,也不會 かい 背 せ 向 こう 導線 どうせん ,而會環 かん 繞 にょう 著 ちょ 導線 どうせん 。
出現 しゅつげん 於地球 ちきゅう 北極 ほっきょく 高空 こうくう 或 ある 南極 なんきょく 高空 こうくう 的 てき 極光 きょっこう 也可以顯示 けんじ 出 で 磁場 じば 線 せん 。從 したがえ 太陽 たいよう 流 りゅう 出來 でき 的 てき 大量 たいりょう 離 はなれ 子 こ 形成 けいせい 了 りょう 太陽 たいよう 風 ふう ,其中一部 いちぶ 分會 ぶんかい 流 りゅう 往地球 ちきゅう ,在 ざい 地球 ちきゅう 高空 こうくう ,被 ひ 地球 ちきゅう 磁場 じば 捕獲 ほかく ,沿著磁場 じば 線 せん 集中 しゅうちゅう 至 いたり 北極 ほっきょく 高空 こうくう 與 あずか 南極 なんきょく 高空 こうくう 。這些離 はなれ 子 こ 跟大氣 たいき 層 そう 的 てき 原子 げんし 、分子 ぶんし 之 これ 間 あいだ 的 てき 碰撞,造成 ぞうせい 了 りょう 能 のう 量 りょう 以極光 きょっこう 形式 けいしき 被 ひ 釋 しゃく 出 いずる 。通常 つうじょう ,極光 きょっこう 看 み 起 おこり 來 らい 像 ぞう 是 ぜ 漫射 (diffusion )的 てき 輝光 てるみつ (glow )或 ある 「光 ひかり 簾 すだれ 」,朝 あさ 著 ちょ 東 ひがし -西方 にしかた 向 こう 延伸 えんしん 。每 まい 一張光簾是由許多條平行射線組成。每 まい 一條射線與在那位置的磁場線同方向。這令人 じん 覺 さとし 得 とく 極光 きょっこう 是 ぜ 由 よし 地球 ちきゅう 的 てき 磁場 じば 塑造成形 せいけい 的 てき 。確實 かくじつ 無 な 誤 あやま ,從 したがえ 人造 じんぞう 衛星 えいせい 的 てき 觀察 かんさつ 證 しょう 實 じつ 了 りょう 離 はなれ 子 こ 被 ひ 磁場 じば 線 せん 引導 いんどう ,一邊繞著磁場線盤旋,一 いち 邊 へん 朝 あさ 著 ちょ 地球 ちきゅう 移動 いどう 。
繪 え 製 せい 場 じょう 線 せん 圖 ず 是 ぜ 一種很有用的表示向量場的方法,可 か 以很簡單 かんたん 地 ち 顯示 けんじ 出向 しゅっこう 量 りょう 場 じょう 的 てき 細緻 さいち 屬性 ぞくせい 。磁場 じば 的 てき 一個很重要的性質可以用場線圖顯示出來:磁場 じば 線 せん 沒 ぼつ 有 ゆう 初 はつ 始點 してん ,也沒有 ゆう 終結 しゅうけつ 點 てん ;磁場 じば 線 せん 會 かい 形成 けいせい 閉迴路 ろ ,或 ある 從 したがえ 無窮 むきゅう 遠 とお 延伸 えんしん 至 いたり 無窮 むきゅう 遠 とお 。至 いたり 今 いま ,科學 かがく 家 か 尚 なお 未發 みはつ 現任 げんにん 何 なん 例外 れいがい 。磁場 じば 是 ぜ 一 いち 種 しゅ 螺 にし 線 せん 向 むこう 量 りょう 場 じょう 。
磁場 じば 線 せん 會 かい 從 したがえ 磁鐵的 てき 指 ゆび 北極 ほっきょく 附近 ふきん 離 はなれ 開 ひらき 磁鐵,又 また 會 かい 從 したがえ 磁鐵的 てき 指南 しなん 極 ごく 附近 ふきん 進入 しんにゅう 磁鐵;在 ざい 磁鐵內部,磁場 じば 線 せん 仍舊從 したがえ 指南 しなん 極 きょく 連結 れんけつ 至 いたり 指 ゆび 北極 ほっきょく [ notes 7] 。任 にん 何 なん 一條進入磁鐵的磁場線必定會從磁鐵出來;絕 ぜっ 不 ふ 容 よう 許 もと 磁場 じば 線 せん 終結 しゅうけつ 於任何 なん 位置 いち 。磁極 じきょく 總 そう 是 ぜ 以指北極 ほっきょく 和 わ 指南 しなん 極 きょく 一 いち 對 たい 一 いち 對 たい 的 てき 形式 けいしき 出現 しゅつげん 。將 はた 磁鐵切 せつな 為 ため 兩 りょう 半 はん ,會 かい 形成 けいせい 兩 りょう 塊 かたまり 磁鐵,其中每 ごと 一塊磁鐵都擁有自己的指北極和指南極。
更正 こうせい 式 しき 而言,所有 しょゆう 進入 しんにゅう 某 ぼう 區域 くいき 的 てき 磁場 じば 線 せん ,也必須離開 ひらき 那 な 區域 くいき 。因 よし 此,進入 しんにゅう 某 ぼう 區域 くいき 的 てき 磁場 じば 線 せん 的 てき 數 すう 目 もく [ notes 8] ,減 げん 去 さ 離 はなれ 開 ひらき 那 な 區域 くいき 的 てき 磁場 じば 線 せん 的 てき 數 すう 目 もく ,結果 けっか 必須 ひっす 等 とう 於零。這結果 けっか 稱 たたえ 為 ため 高 こう 斯磁定律 ていりつ ,以方程式 ほうていしき 表示 ひょうじ :
∮
S
B
⋅
d
a
=
0
{\displaystyle \oint _{\mathbb {S} }\mathbf {B} \cdot \mathrm {d} \mathbf {a} =0}
;
其中,
S
{\displaystyle \mathbb {S} }
是 ぜ 閉曲面 めん ,
d
a
{\displaystyle \mathrm {d} \mathbf {a} }
是 ぜ 微小 びしょう 面 めん 元素 げんそ 。
H場 じょう 線 せん 開始 かいし 與 あずか 終結 しゅうけつ 於磁極 じきょく
编辑
在 ざい 磁性 じせい 物質 ぶっしつ 外面 がいめん ,H場 じょう 線 せん 與 あずか B場 じょう 線 せん 等 とう 同 どう ;但 ただし 在 ざい 磁性 じせい 物質 ぶっしつ 內部,H場 じょう 與 あずか B場 じょう 的 てき 數 すう 值大小 しょう 、方向 ほうこう 可能 かのう 不同 ふどう ,這依賴 いらい 磁化 じか 強度 きょうど
M
{\displaystyle \mathbf {M} }
而定,這關係 かんけい 可 か 以由H場 じょう 的 てき 定義 ていぎ 方程式 ほうていしき 看 み 出來 でき :
H
=
d
e
f
B
μ みゅー
0
−
M
{\displaystyle \mathbf {H} \ {\stackrel {def}{=}}\ {\frac {\mathbf {B} }{\mu _{0}}}-\mathbf {M} }
。
假設 かせつ 外 がい 磁場 じば 等 とう 於零,則 のり 在 ざい 一個均勻磁鐵內部,B場 じょう 與 あずか H場 じょう 呈 てい 相反 あいはん 方向 ほうこう 。H場 じょう 線 せん 開始 かいし 於指北極 ほっきょく ,終結 しゅうけつ 於指南極 なんきょく 。相 あい 與 あずか 比較 ひかく ,B場 じょう 線 せん 形成 けいせい 一 いち 個 こ 閉迴圈 けん ,在 ざい 磁鐵內部,從 したがえ 指南 しなん 極 ごく 延 のべ 續 つづけ 到 いた 指 ゆび 北極 ほっきょく ,在 ざい 磁鐵外部 がいぶ ,又 また 從 したがえ 指 ゆび 北極 ほっきょく 繞 にょう 道 どう 至 いたり 指南 しなん 極 きょく 。H場 じょう 線 せん 與 あずか 電場 でんじょう 線 せん 類似 るいじ ;電場 でんじょう 線 せん 開始 かいし 於正電荷 でんか ,終結 しゅうけつ 於負電荷 でんか 。這使人 じん 想 おもえ 要 よう 以處於兩端 はし 局 きょく 域 いき 的 てき 磁荷為 ため 磁鐵的 てき 模型 もけい 。很可惜地,這磁荷 に 模型 もけい 並 なみ 不正 ふせい 確 かく ,尤 ゆう 其是當 とう 計算 けいさん 磁鐵內部的 てき 磁場 じば 時 じ 。
一 いち 個 こ 磁化 じか 強度 きょうど 為 ため
M
=
M
z
^
{\displaystyle \mathbf {M} =M{\hat {z}}}
的 てき 均 ひとし 勻磁性 せい 球體 きゅうたい 。
例 れい 如,參 まいり 閱右圖 ず ,採用 さいよう 原子 げんし 尺寸 しゃくすん 載 の 流 りゅう 迴圈模型 もけい 來 らい 描述,一 いち 個 こ 磁化 じか 強度 きょうど 為 ため
M
=
M
z
^
{\displaystyle \mathbf {M} =M{\hat {z}}}
均 ひとし 勻磁性 せい 球體 きゅうたい ,等價 とうか 於一 いち 個 こ 滿足 まんぞく 以下 いか 條件 じょうけん 的 てき 球體 きゅうたい :內部的 てき 束縛 そくばく 電流 でんりゅう 密度 みつど
J
b
{\displaystyle J_{b}}
和 かず 表面 ひょうめん 束縛 そくばく 電流 でんりゅう 密度 みつど
K
b
{\displaystyle K_{b}}
分別 ふんべつ 為 ため
J
b
=
d
e
f
∇
×
M
=
0
{\displaystyle J_{b}\ {\stackrel {def}{=}}\ \nabla \times \mathbf {M} ={\boldsymbol {0}}}
、
K
b
=
d
e
f
M
×
n
^
=
M
sin
θ しーた
{\displaystyle K_{b}\ {\stackrel {def}{=}}\ \mathbf {M} \times {\hat {n}}=M\sin \theta }
;
其中,
n
^
{\displaystyle {\hat {n}}}
是 ぜ 垂直 すいちょく 於球體 きゅうたい 表面 ひょうめん 的 てき 徑 みち 向 こう 單位 たんい 向 むこう 量 りょう 。
經過 けいか 一番 いちばん 運算 うんざん ,可 か 以得到 いた ,表面 ひょうめん 束縛 そくばく 電流 でんりゅう 密度 みつど 為 ため
M
sin
θ しーた
{\displaystyle M\sin \theta }
的 てき 球體 きゅうたい ,其內部 ぶ B場 じょう 為 ため
B
=
z
^
2
μ みゅー
0
M
/
3
{\displaystyle \mathbf {B} ={\hat {z}}2\mu _{0}M/3}
。
從 したがえ H場 じょう
H
{\displaystyle \mathbf {H} }
的 てき 定義 ていぎ 式 しき ,
H
=
−
z
^
M
/
3
{\displaystyle \mathbf {H} =-{\hat {z}}M/3}
。
所以 ゆえん ,在 ざい 均 ひとし 勻磁化 か 球體 きゅうたい 內部,B場 じょう 與 あずか H場 じょう 呈 てい 相反 あいはん 方向 ほうこう [ 15] 。
磁單極 きょく 子 こ 是 ぜ 一 いち 種 しゅ 假想 かそう 的 てき 粒子 りゅうし (或 ある 粒子 りゅうし 類 るい ),這粒子 りゅうし 只 ただ 擁 よう 有 ゆう 一 いち 個 こ 磁極 じきょく (指 ゆび 北極 ほっきょく 或 ある 指南 しなん 極 きょく )。換 かわ 句 く 話 はなし 說 せつ ,類似 るいじ 帶電 たいでん 粒子 りゅうし 的 てき 擁 よう 有 ゆう 電荷 でんか ,磁單極 きょく 子 こ 擁 よう 有 ゆう 磁荷 。
現今 げんこん ,對 たい 於這概念的 がいねんてき 興趣 きょうしゅ 大 だい 多 た 出自 しゅつじ 於粒子 りゅうし 物理 ぶつり 學 がく ,特別 とくべつ 值得注意 ちゅうい 的 てき 是 ぜ 大 だい 統一 とういつ 理論 りろん 和 わ 超 ちょう 弦 つる 理論 りろん ,關 せき 於磁單 たん 極 きょく 子 こ 的 てき 存在 そんざい 或 ある 可能 かのう 性 せい ,它們做了很多預 あずか 測 はか ,因 いん 而激發出 はっしゅつ 許多 きょた 物理 ぶつり 學者 がくしゃ 尋 ひろ 找磁單 たん 極 きょく 子 こ 的 てき 強烈 きょうれつ 興趣 きょうしゅ 。但 ただし 儘管竭盡全力 ぜんりょく ,物理 ぶつり 學者 がくしゃ 至 いたり 今 こん 仍舊無法 むほう 觀 かん 察到任 にん 何 なん 磁單極 きょく 子 こ 的 てき 蛛絲馬 ば 跡 あと [ notes 9]
最 さい 新進 しんしん 研究 けんきゅう 發現 はつげん 自 じ 旋冰 (spin ice )是 ぜ 一種可以模擬磁單極子的材料,但 ただし 不 ふ 含有 がんゆう 真實 しんじつ 的 てき 磁單極 きょく 子 こ 。
永久 えいきゅう 磁鐵會 かい 在 ざい 周圍 しゅうい 產 さん 生 せい 持續 じぞく 不變 ふへん 的 てき 磁場 じば 。永久 えいきゅう 磁鐵大 だい 多 た 是 ぜ 由 よし 像 ぞう 鐵 てつ 或 ある 鎳 一類 いちるい 的 てき 鐵 てつ 磁性 じせい 物質 ぶっしつ 經過 けいか 磁化 じか 而製成 なり 。每 まい 一 いち 個 こ 永久 えいきゅう 磁鐵都 と 具有 ぐゆう 磁矩 ,其方向 ほうこう 是 ぜ 從 したがえ 磁鐵的 てき 指南 しなん 極 きょく 指向 しこう 指 ゆび 北極 ほっきょく 。指南 しなん 極 ごく 和 わ 指 ゆび 北極 ほっきょく 分別 ふんべつ 位 い 於條形 がた 磁鐵的 てき 兩端 りょうたん ,稱 しょう 為 ため 「磁極 じきょく 」。
永久 えいきゅう 磁鐵的 てき 磁場 じば 比較 ひかく 複雜 ふくざつ ,特別 とくべつ 是 ぜ 在 ざい 磁鐵附近 ふきん 。一個微小條形磁鐵[ notes 10] 的 てき 磁場 じば 與 あずか 其磁矩 成 なり 正 せい 比 ひ ,也會與 あずか 磁鐵的 てき 定 てい 向 むかい 有 ゆう 關 せき 。當 とう 尺寸 しゃくすん 驅 か 向 こう 無窮 むきゅう 小 しょう 極限 きょくげん 時 じ ,磁鐵可 か 以理想 りそう 化成 かせい 為 ため 磁偶極 きょく 子 こ ,以方程式 ほうていしき 表示 ひょうじ ,這微小 びしょう 條 じょう 形 がた 磁鐵(磁偶極 きょく 子 こ )產 さん 生 せい 的 てき 磁場 じば 為 ため
B
(
r
)
=
μ みゅー
0
4
π ぱい
r
3
[
3
(
μ みゅー
⋅
r
^
)
r
^
−
μ みゅー
]
{\displaystyle \mathbf {B} (\mathbf {r} )={\frac {\mu _{0}}{4\pi r^{3}}}\left[3({\boldsymbol {\mu }}\cdot {\hat {\mathbf {r} }}){\hat {\mathbf {r} }}-{\boldsymbol {\mu }}\right]}
;
其中,
r
{\displaystyle \mathbf {r} }
是 ぜ 從 したがえ 磁鐵位置 いち 至 いたり 場 じょう 位置 いち 的 てき 位 い 移 うつり 向 むこう 量 りょう ,其單位 い 向 むこう 量 りょう 是 ぜ
r
^
{\displaystyle {\hat {\mathbf {r} }}}
,其距離 きょり 是 ぜ
r
{\displaystyle r}
,
μ みゅー
0
{\displaystyle \mu _{0}}
是 これ 磁常數 すう ,
μ みゅー
{\displaystyle {\boldsymbol {\mu }}}
是 ぜ 微小 びしょう 磁鐵的 てき 磁矩。
有 ゆう 時候 じこう ,磁鐵與 あずか 磁鐵之 の 間 あいだ 感 かん 受到的 てき 磁力 じりょく 和 わ 力 りょく 矩 のり ,可 か 以採用 さいよう 「磁極 じきょく 模型 もけい 」來 らい 計算 けいさん ,磁極 じきょく 與 あずか 磁極 じきょく 之 の 間 あいだ 會 かい 互相吸引 きゅういん 或 ある 互相排斥 はいせき ,就好像 ぞう 電荷 でんか 與 あずか 電荷 でんか 之 の 間 あいだ 的 てき 庫 くら 倫 りん 力 りょく 。很可惜地,磁極 じきょく 模型 もけい 不能 ふのう 正確 せいかく 地 ち 反映 はんえい 出 で 磁鐵內部的 てき 真實 しんじつ 狀況 じょうきょう (請參閱鐵 てつ 磁性 じせい )。科學 かがく 家 か 尚 なお 未 み 找到磁荷存在 そんざい 的 てき 實證 じっしょう 。磁鐵的 てき 指 ゆび 北 きた 極 ごく 與 あずか 指南 しなん 極 ごく 無 む 法被 はっぴ 分離 ぶんり ;任 にん 何 なん 分離 ぶんり 動作 どうさ 會 かい 造成 ぞうせい 兩個 りゃんこ 子 こ 磁鐵,各自 かくじ 擁 よう 有 ゆう 自己 じこ 的 てき 指 ゆび 北 きた 極 ごく 與 あずか 指南 しなん 極 きょく 。磁極 じきょく 模型 もけい 無法 むほう 解釋 かいしゃく 電 でん 流產 りゅうざん 生 せい 的 てき 磁場 じば ,也無法 ほう 解釋 かいしゃく 移動 いどう 於磁場中 ばなか 的 てき 電荷 でんか 所感 しょかん 受到的 てき 勞 ろう 侖茲力 りょく 。
更正 こうせい 確 かく 地 ち 描述磁性 じせい ,涉 わたる 及了計算 けいさん 廣 こう 泛分佈於磁鐵內部的 てき 原子 げんし 尺寸 しゃくすん 載 の 流 りゅう 迴圈所產 しょさん 生 せい 的 てき 磁場 じば [ 16] 。
外 そと 磁場 じば 作用 さよう 於磁鐵 てつ 的 てき 力 りょく 矩 のり
编辑
處 しょ 於外磁場 じば 的 てき 磁鐵會 かい 感 かん 受到外 がい 磁場 じば 施 ほどこせ 加 か 的 てき 力 りょく 矩 のり ,促使磁鐵的 てき 磁矩與 あずか 外 そと 磁場 じば 呈 てい 相 しょう 同 どう 方向 ほうこう 。做簡單 かんたん 實驗 じっけん 就可以很容易 ようい 地 ち 觀 かん 察到這現象 げんしょう :固定 こてい 一塊條形磁鐵X於某位置 いち ,假 かり 若 わか 磁鐵X作用 さよう 於條形 がた 磁鐵Y的 てき 磁場 じば 與 あずか 磁鐵Y的 てき 磁矩呈 てい 不同 ふどう 方向 ほうこう ,則 のり 會 かい 有力 ゆうりょく 矩 のり 作用 さよう 於磁鐵 てつ Y,促使磁鐵Y旋轉 せんてん ,使 つかい 得 とく 磁鐵Y的 てき 磁矩與 あずか 磁鐵X的 てき 磁場 じば 呈 てい 相 しょう 同 どう 方向 ほうこう 。磁矩為 ため
μ みゅー
{\displaystyle {\boldsymbol {\mu }}}
的 てき 磁鐵Y,因 いん 為 ため 處 しょ 於磁鐵 てつ X所產 しょさん 生 せい 的 てき 磁場 じば
B
{\displaystyle \mathbf {B} }
,而感受到的 てき 力 りょく 矩 のり
τ たう
{\displaystyle {\boldsymbol {\tau }}}
以方程式 ほうていしき 表示 ひょうじ 為 ため
τ たう
=
μ みゅー
×
B
{\displaystyle {\boldsymbol {\tau }}={\boldsymbol {\mu }}\times \mathbf {B} }
。
這現象 げんしょう 可 か 以解釋 かいしゃく ,為 ため 什麼 いんも 在 ざい 地球 ちきゅう 表面 ひょうめん 某 ぼう 位置 いち 的 てき 局 きょく 域 いき 磁場 じば 方向 ほうこう ,是 ぜ 指南 しなん 針 はり (或 ある 任意 にんい 磁鐵)的 てき 指 ゆび 北極 ほっきょく 的 てき 指向 しこう 。
磁場 じば 與 あずか 磁矩耦合產 さん 生 せい 的 てき 力 りょく 矩 のり 可 か 以用來 らい 驅動 くどう 簡單 かんたん 的 てき 電動 でんどう 機 き 。在 ざい 一 いち 個 こ 簡單 かんたん 的 てき 直流 ちょくりゅう 電動 でんどう 機 き 設計 せっけい 圖 ず 裏 うら ,固定 こてい 一塊磁鐵於自由旋轉的旋轉軸(稱 たたえ 為 ため 轉 てん 子 こ ),排列 はいれつ 一 いち 組 くみ 電磁 でんじ 鐵 てつ (稱 たたえ 為 ため 定子 さだこ )於旋轉 せんてん 軸 じく 的 てき 外周 がいしゅう 。然 しか 後 ご ,開 ひらき 啟 けい 交流 こうりゅう 電 でん 通過 つうか 每 ごと 一塊 ひとかたまり 電磁 でんじ 鐵 てつ ,每 まい 一股電流與隔鄰的電流,其相位 い 差 さ 是 ぜ 有限 ゆうげん 常定 つねさだ 值。這樣,在 ざい 旋轉 せんてん 軸 じく 位置 いち ,會 かい 造成 ぞうせい 旋轉 せんてん 磁場 じば 。感受 かんじゅ 到 いた 磁場 じば 施 ほどこせ 加 か 的 てき 力 りょく 矩 のり ,轉 てん 子 こ 的 てき 磁矩會 かい 趨於與磁場 じば 呈 てい 相 しょう 同 どう 方向 ほうこう ,因 いん 此,轉 てん 子 こ 會 かい 跟著旋轉 せんてん 磁場 じば 不 ふ 停 とま 地 ち 旋轉 せんてん 。這就是 ぜ 電動 でんどう 機 き 將 はた 電 でん 能 のう 轉換 てんかん 為 ため 機械 きかい 能 のう 的 てき 基本 きほん 運 うん 作 さく 機 き 制 せい 。
假 かり 若 わか 逆 ぎゃく 反 はん 上述 じょうじゅつ 機 き 制 せい ,則 のり 可 か 將 はた 機械 きかい 能 のう 轉換 てんかん 為 ため 電 でん 能 のう 。這是發電 はつでん 機 き 的 てき 運 うん 作 さく 機 き 制 せい 。
在 ざい 後 こう 面 めん 旋轉 せんてん 磁場 じば 段落 だんらく 裏 うら ,還 かえ 有 ゆう 更 さら 多 た 有 ゆう 關 せき 這種使用 しよう 電磁 でんじ 鐵 てつ 的 てき 例 れい 子 こ 。
外 そと 磁場 じば 作用 さよう 於磁鐵 てつ 的 てき 磁力 じりょく
编辑
高 こう 磁場 じば 區域 くいき 會 かい 吸引 きゅういん 或 ある 排斥 はいせき 磁鐵,決定 けってい 於磁鐵 てつ 與 あずか 磁場 じば 之 の 間 あいだ 的 てき 相對 そうたい 取 と 向 こう 。這是個 こ 一般 いっぱん 定則 ていそく 。異性 いせい 磁極 じきょく 相互 そうご 吸引 きゅういん ,同性 どうせい 磁極 じきょく 相互 そうご 排斥 はいせき ,就是這定則 ていそく 的 てき 特例 とくれい 。兩個 りゃんこ 磁鐵的 てき 異性 いせい 磁極 じきょく 相互 そうご 吸引 きゅういん ,因 いん 為 ため 兩個 りゃんこ 異性 いせい 磁極 じきょく 之 の 間 あいだ 的 てき 磁場 じば 較強烈 きょうれつ ,而且這磁場 じょう 與 あずか 磁鐵的 てき 磁矩呈 てい 相 しょう 同 どう 方向 ほうこう 。
假設 かせつ 磁矩的 てき 方向 ほうこう 被 ひ 逆 ぎゃく 反 はん ,則 のり 結果 けっか 也會被 ひ 逆 ぎゃく 反 はん 。假設 かせつ 磁鐵的 てき 磁矩與 あずか 磁場 じば 呈 てい 相反 あいはん 方向 ほうこう ,而磁鐵 てつ 又 また 不 ふ 會 かい 因 いん 為 ため 磁場 じば 施 ほどこせ 加 か 的 てき 力 りょく 矩 のり 而改變 かいへん 取 と 向 こう ,則 のり 作用 さよう 於磁鐵 てつ 的 てき 磁力 じりょく ,其方向 ほうこう 會 かい 朝 あさ 向 こう 磁場 じば 比較 ひかく 微弱 びじゃく 的 てき 區域 くいき ,這對應 おう 於兩個 りゃんこ 磁鐵的 てき 同性 どうせい 磁極 じきょく 相互 そうご 排斥 はいせき 。不 ふ 均 ひとし 勻外磁場 じば 可 か 以區分 くぶん 不 ふ 同定 どうてい 向 こう 的 てき 磁偶極 きょく 子 こ ,這是著名 ちょめい 的 てき 施 ほどこせ 特 とく 恩 おん -格 かく 拉 ひしげ 赫實驗 じっけん 的 てき 運 うん 作 さく 原理 げんり 。這實驗 じっけん 建立 こんりゅう 了 りょう 原子 げんし 及電子 でんし 的 てき 磁偶極 ごく 矩 のり 的 てき 量子 りょうし 性質 せいしつ [ 17] 。
處 しょ 於不均 ひとし 勻外磁場 じば
B
{\displaystyle \mathbf {B} }
的 てき 磁鐵所感 しょかん 受到的 てき 磁力 じりょく
F
{\displaystyle \mathbf {F} }
,以方程式 ほうていしき 近似 きんじ 為 ため
F
=
∇
(
μ みゅー
⋅
B
)
{\displaystyle \mathbf {F} =\mathbf {\nabla } \left({\boldsymbol {\mu }}\cdot \mathbf {B} \right)}
;
其中,
μ みゅー
{\displaystyle {\boldsymbol {\mu }}}
是 ぜ 磁鐵的 てき 磁矩。
注意 ちゅうい 到 いた
−
μ みゅー
⋅
B
{\displaystyle -{\boldsymbol {\mu }}\cdot \mathbf {B} }
是 ぜ 磁場 じば 與 あずか 磁矩之 の 間 あいだ 的 てき 作用 さよう 能 のう 量 りょう 。所以 ゆえん ,作用 さよう 力 りょく
F
{\displaystyle \mathbf {F} }
的 てき 方向 ほうこう 是 ぜ 朝 あさ 向 こう 減少 げんしょう 作用 さよう 能 のう 量的 りょうてき 方向 ほうこう 。磁矩
μ みゅー
{\displaystyle {\boldsymbol {\mu }}}
固定 こてい 不變 ふへん ,當 とう 磁場 じば 與 あずか 磁矩呈 てい 相 しょう 同 どう 方向 ほうこう 時 じ ,作用 さよう 力 りょく 的 てき 方向 ほうこう 是 ぜ 朝 あさ 向 こう 磁場 じば 比較 ひかく 強的 ごうてき 區域 くいき ;當 とう 磁場 じば 與 あずか 磁矩呈 てい 相反 あいはん 方向 ほうこう 時 じ ,作用 さよう 力 りょく 的 てき 方向 ほうこう 是 ぜ 朝 あさ 向 こう 磁場 じば 比較 ひかく 弱 じゃく 的 てき 區域 くいき 。這方程式 ほうていしき 對 たい 於零尺寸 しゃくすん 的 てき 磁鐵(磁偶極 きょく 子 こ )完全 かんぜん 正確 せいかく ;對 たい 於其它小尺寸 しゃくすん 的 てき 磁鐵則 てっそく 是 ぜ 近似 きんじ 正確 せいかく ;對 たい 於大 おだい 尺寸 しゃくすん 磁鐵,必須 ひっす 將 はた 其分為 ため 幾 いく 個 こ 小 しょう 區域 くいき ,再 さい 將 しょう 每 ごと 一個小區域的磁矩所感受到的磁力綜合為總磁力。
磁性 じせい 物質 ぶっしつ 內外的 てき H場 じょう 與 あずか B場 じょう
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電磁 でんじ 學 がく :電場 でんじょう 與 あずか 磁場 じば 之 の 間 あいだ 的 てき 關係 かんけい
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地 ち 磁場 じば 示 しめせ 意圖 いと 將 はた 地球 ちきゅう 的 てき 磁場 じば 源 げん 表示 ひょうじ 為 ため 一塊 ひとかたまり 大 だい 磁鐵,其指南 しなん 極 きょく 是 ぜ 在 ざい 地球 ちきゅう 的 てき 地 ち 磁北極 きょく 下面 かめん 很深的 てき 位置 いち 。
地核 ちかく 的 てき 外 そと 核 かく 部分 ぶぶん 含有 がんゆう 熔化的 てき 鐵 てつ 金屬 きんぞく 和 わ 鎳金屬 きんぞく 。科學 かがく 家 か 認 みとめ 為 ため ,這熔液 えき 的 てき 對流 たいりゅう 運動會 うんどうかい 產 さん 生 せい 從 したがえ 東方 とうほう 朝 あさ 向 こう 西方 せいほう 的 てき 電流 でんりゅう ,繼 つぎ 而產生 せい 磁場 じば ,即 そく 「地 ち 磁場 じば 」。這理論 ろん 稱 たたえ 為 ため 發電 はつでん 機 き 理論 りろん 。由 よし 於地磁場 じば 的 てき 存在 そんざい ,放置 ほうち 於地球 ちきゅう 表面 ひょうめん 任意 にんい 位置 いち 的 てき 指南 しなん 針 はり ,其指北極 ほっきょく 會 かい 指向 しこう 北方 ほっぽう ,指向 しこう 地球 ちきゅう 的 てき 地 ち 磁北極 きょく 。這性質 せいしつ 通常 つうじょう 可 か 以用來 らい 定義 ていぎ 磁鐵的 てき 指 ゆび 北極 ほっきょく 。假設 かせつ 地球 ちきゅう 被 ひ 視 し 為 ため 一塊 ひとかたまり 大 だい 磁鐵,因 いん 為 ため 異性 いせい 磁極 じきょく 相互 そうご 吸引 きゅういん ,同性 どうせい 磁極 じきょく 相互 そうご 排斥 はいせき ,這塊大 だい 磁鐵的 てき 指南 しなん 極 ごく 應 おう 該在地 ち 磁北極 ごく 附近 ふきん ,其指北極 ほっきょく 應 おう 該在地 ち 磁南極 なんきょく 附近 ふきん 。
右 みぎ 圖 ず 顯示 けんじ 出 で 地 ち 磁場 じば 的 てき 磁場 じば 線 せん 。在 ざい 地球 ちきゅう 表面 ひょうめん 大 だい 多數 たすう 位置 いち ,除 じょ 了 りょう 南 みなみ /北 きた 分量 ぶんりょう 以外 いがい ,磁場 じば 還 かえ 具有 ぐゆう 顯著 けんちょ 的 てき 上 じょう /下分 しもぶん 量 りょう 。由 よし 於地球 ちきゅう 的 てき 磁極 じきょく 與 あずか 地 ち 極 ごく 並 なみ 不 ふ 恰巧重複 じゅうふく 在 ざい 一起 かずき ,磁場 じば 具有 ぐゆう 些微的 てき 東 ひがし /西分 にしわ 量 りょう 。
地 ち 磁場 じば 不 ふ 是 ぜ 毫無變化 へんか 的 てき ,它的強度 きょうど 與 あずか 地 ち 磁極 じきょく 位置 いち 會 かい 改變 かいへん 。科學 かがく 家 か 發現 はつげん ,地 ち 磁極 じきょく 會 かい 週 しゅう 期 き 性 せい 地 ち 逆 ぎゃく 反 はん 定 じょう 向 むこう ,這過程 ほど 稱 たたえ 為 ため 地 ち 磁反轉 はんてん 。最近 さいきん 一 いち 次 じ 的 てき 反轉 はんてん 是 ぜ 大約 たいやく 78萬 まん 年 ねん 前 まえ 的 てき 布 ぬの 容 よう 尼 あま 斯-松山 まつやま 反轉 はんてん 。對 たい 於澳大利 おおとし 亞 あ 紅 べに 英 えい 安 やす 岩 がん 和 わ 枕 まくら 狀 じょう 玄武岩 げんぶがん 的 てき 古地 こち 磁學研究 けんきゅう 發現 はつげん ,地 ち 磁場 じば 的 てき 存在 そんざい ,估計至 いたり 少 しょう 35億 おく 年 ねん 之 の 久 ひさし [ 29] 。地 ち 磁場 じば 會 かい 在 ざい 太 ふとし 空 そら 與太 よた 陽 ひ 風 ふう 和 わ 其它帶電 たいでん 粒子 りゅうし 群 ぐん 流 りゅう 互相作用 さよう ,因 いん 而形成 けいせい 磁層 。地球 ちきゅう 磁層並 なみ 不 ふ 是 ぜ 球狀 きゅうじょう 的 てき ,在 ざい 面 めん 對 たい 太陽 たいよう 的 てき 一 いち 面 めん ,其邊界 かい 離 はなれ 地 ち 心的 しんてき 距離 きょり 約 やく 為 ため 七 なな 萬 まん 千 せん 米 まい (隨 ずい 太陽 たいよう 風 ふう 強度 きょうど 的 てき 不同 ふどう 而變化 へんか )。
由 よし 三捲不同相位線圈產生的磁場(以藍色 しょく 箭 や 矢 や 表示 ひょうじ )所 しょ 形成 けいせい 的 てき 旋轉 せんてん 磁場 じば 。
理想 りそう 的 てき 旋轉 せんてん 磁場 じば 會 かい 以等角速度 かくそくど 改變 かいへん 磁場 じば 方向 ほうこう 。旋轉 せんてん 磁場 じば 是 ぜ 交流 こうりゅう 電動 でんどう 機 き 運 うん 作 さく 的 てき 重要 じゅうよう 機 き 制 せい 。尼 あま 古 こ 拉 ひしげ ·特 とく 斯拉在 ざい 他 た 的 てき 自傳 じでん 裡 うら 寫 うつし 到 いた ,於1882年 ねん ,他 た 想 そう 出 で 了 りょう 旋轉 せんてん 磁場 じば 的 てき 點 てん 子 こ 。1888年 ねん ,他 た 在 ざい 這方面 ほうめん 的 てき 研究 けんきゅう 成果 せいか 獲得 かくとく 美國 びくに 專 せん 利 り 第 だい 381,968号 ごう 。
使用 しよう 兩 りょう 捲線 まきせん 圈 けん ,彼此 ひし 的 てき 磁場 じば 方向 ほうこう 互相垂直 すいちょく ,各自 かくじ 通過 つうか 的 てき 交流 こうりゅう 電 でん 的 まと 相 しょう 位 い 差 さ 為 ため 90°,就可以製出 で 旋轉 せんてん 磁場 じば 。使用 しよう 三捲彼此之間的幾何角度為120°的 てき 線 せん 圈 けん ,各自 かくじ 通過 つうか 的 てき 電流 でんりゅう ,大小 だいしょう 相 しょう 同 どう ,相 そう 位 い 差 さ 為 ため 120°,可 か 以製出 で 旋轉 せんてん 磁場 じば 。三相系統能夠製出適用於電動機的高品質旋轉磁場,這是全 ぜん 世界 せかい 大 だい 多數 たすう 電力 でんりょく 供應 きょうおう 系統 けいとう 都 と 使用 しよう 三相系統的主要原因之一。
霍爾效 こう 應 おう 實驗 じっけん 證 しょう 實 み ,金屬 きんぞく 導體 どうたい 的 てき 電荷 でんか 載 の 子 こ 是 ぜ 電子 でんし ,而不是 ぜ 離 はなれ 子 こ 。
如左圖 ず 所 しょ 示 しめせ ,假設 かせつ ,處 しょ 於磁場 じょう 的 てき 一條 いちじょう 寬 ひろし 片 へん 型 がた 載 の 流 りゅう 導線 どうせん ,其電流 りゅう 垂直 すいちょく 於磁場 じょう ,則 のり 其電荷 でんか 載 の 子 こ 會 かい 因 いん 為 ため 感 かん 受到勞 ろう 侖茲力 りょく 而偏向 へんこう 一 いち 邊 へん ,從 したがえ 而在垂直 すいちょく 於磁場 じょう 、電流 でんりゅう 的 てき 方向 ほうこう 產 さん 生 せい 電壓 でんあつ 於導線 せん 兩側 りょうがわ 。1879年 ねん ,艾 あい 德 いさお 溫 ゆたか ·霍爾 (Edwin Hall )發現 はつげん 這效應 おう ,稱 たたえ 為 ため 霍爾效 こう 應 おう 。由 よし 於能夠辨明 べんめい 電荷 でんか 載 の 子 こ 到底 とうてい 帶 おび 有正 ありまさ 電 でん 還 かえ 是 ぜ 帶 たい 有 ゆう 負 まけ 電 でん ,這效應 おう 最 さい 先 さき 證 しょう 實 み ,在 ざい 載 の 流 りゅう 導線 どうせん 裏 うら 流動的 りゅうどうてき 電流 でんりゅう ,是 ぜ 由 よし 移動 いどう 中 ちゅう 的 てき 電子 でんし 形成 けいせい 的 てき ,與 あずか 質 しつ 子 こ 無關 むせき 。
磁強計 けい 應用 おうよう 霍爾效 こう 應 おう 為 ため 運 うん 作 さく 原理 げんり ,可 か 以用來 らい 測量 そくりょう 磁場 じば ,或 ある 檢 けん 查像不銹鋼 ふしゅうこう 管 かん 道 どう 一類 いちるい 物體 ぶったい 因 いん 腐蝕 ふしょく 而產生 せい 的 てき 磁通量 りょう 泄漏(magnetic flux leakage )。由 よし 於霍爾 なんじ 效 こう 應 おう 元 もと 件 けん 產 さん 生 せい 的 てき 訊號幅 はば 值非常 ひじょう 微弱 びじゃく ,必須 ひっす 加 か 以放大 だい ,才能 さいのう 被 ひ 偵測,所以 ゆえん ,現在 げんざい 許多 きょた 霍爾效 こう 應 おう 感 かん 測 はか 器 うつわ 都 と 加入 かにゅう 一 いち 個 こ 高 だか 增益 ぞうえき 積 せき 體 たい 電路 でんろ 放 ひ 大器 たいき 。霍爾效 こう 應 おう 感 かん 測 はか 器 うつわ 可 か 以用來 らい 測量 そくりょう 磁場 じば 、旋轉 せんてん 速度 そくど 、液體 えきたい 流速 りゅうそく 、電流 でんりゅう 、壓力 あつりょく 等 とう 等 とう 。
在 ざい 半導體 はんどうたい 領域 りょういき ,霍爾效 こう 應 おう 也可以應用 おうよう 於偵測 はか 在 ざい 半導體 はんどうたい 一類物質內的主要電荷載子是負電子 でんし 還 かえ 是正 ぜせい 電 でん 洞 ほら 。
霍爾效 こう 應 おう 推進 すいしん 器 き 是 ぜ 一種 いっしゅ 低 てい 功 こう 率 りつ 的 てき 離 はなれ 子 こ 推進 すいしん 器 き 。當 とう 太 ふとし 空 そら 船 せん 進入 しんにゅう 軌道 きどう 或 ある 太 ふと 空 むなし 時 とき ,可 か 以用霍爾效 こう 應 おう 推進 すいしん 器 き 來 らい 推進 すいしん 太 ふと 空 そら 船 せん 。
H場 じょう 在 ざい 磁路 じろ 學 がく 領域 りょういき 很有用 よう 處 しょ 。在 ざい 一 いち 個 こ 線 せん 性 せい 物質 ぶっしつ 內部,
B
=
μ みゅー
′
H
{\displaystyle \mathbf {B} =\mu '\mathbf {H} }
;
其中,
μ みゅー
′
{\displaystyle \mu '}
是 これ 磁導率 りつ 。
這方程式 ほうていしき 的 てき 形式 けいしき 與 あずか 歐 おう 姆定律 ていりつ 很類似 るいじ :
J
=
σ しぐま
E
{\displaystyle \mathbf {J} =\sigma \mathbf {E} }
;
其中,
J
{\displaystyle \mathbf {J} }
是 これ 電流 でんりゅう 密度 みつど ,
σ しぐま
{\displaystyle \sigma }
是 これ 電導 でんどう ,
E
{\displaystyle \mathbf {E} }
是 ぜ 電場 でんじょう 。
將 はた 這比擬 なずらえ 加 か 以延伸 えんしん ,在 ざい 靜 せい 磁學裏 うら 相當 そうとう 於巨觀 かん 歐 おう 姆定律 ていりつ
I
=
V
/
R
{\displaystyle I=V/R}
的 てき 是 ぜ
Φ ふぁい
=
F
R
m
{\displaystyle \Phi ={\frac {F}{R}}_{m}}
;
其中,
Φ ふぁい
=
∫
B
⋅
d
a
{\displaystyle \Phi =\int \mathbf {B} \cdot \mathrm {d} \mathbf {a} }
是 ぜ 電路 でんろ 的 てき 磁通量 りょう ,
F
=
∫
H
⋅
d
l
{\displaystyle F=\int \mathbf {H} \cdot \mathrm {d} \mathbf {l} }
是 これ 磁動勢 ぜい ,
R
m
{\displaystyle R_{m}}
是 これ 磁阻 。
採用 さいよう 這比擬 なずらえ ,借用 しゃくよう 電路 でんろ 理論 りろん (circuit theory )發展 はってん 出 で 的 てき 技巧 ぎこう ,可 か 以很直 ちょく 接地 せっち 計算 けいさん 複雜 ふくざつ 磁場 じば 幾何 きか 的 てき 磁通量 りょう 。
磁场生物 せいぶつ 效 こう 应指的 てき 是 ぜ 外 がい 加 か 磁场对生物的 ぶってき 作用 さよう 和 わ 影 かげ 响,可能 かのう 是 ぜ 有益 ゆうえき 的 てき ,也可能 かのう 是 ぜ 有害 ゆうがい 的 てき 。磁场对生物 せいぶつ 的 てき 影 かげ 响与磁场强度 きょうど 、磁场均 ひとし 匀度以及磁场是 ぜ 否 ひ 随 ずい 时间变化等 とう 因 いん 素 もと 有 ゆう 关。如果一个人在强度超过2T磁场中 ちゅう 运动,就会感 かん 到 いた 眩 まぶし 晕和恶心,有 ゆう 时候口 こう 中有 ちゅうう 金属 きんぞく 的 てき 味 あじ 道 どう 并有视闪烁感。当 とう 磁场强度 きょうど 超 ちょう 过8T时,可能 かのう 造成 ぞうせい 心室 しんしつ 纤维颤动,而有生命 せいめい 危险。国 くに 际非电离辐射保 ほ 护委员会建 けん 议在工作 こうさく 日 び 中 ちゅう 职业暴露 ばくろ 的 てき 时量平均 へいきん 值应不 ふ 超 ちょう 过200mT,最高 さいこう 限 げん 值为2T。对于一般公众的连续暴露限值为40mT。如果体内 たいない 有 ゆう 起 おこり 搏器等 とう 金属 きんぞく 器 き 件 けん ,则应回避 かいひ 超 ちょう 过0.5mT的 てき 静 せい 电磁场。[ 30]
^ 更 さら 精確 せいかく 地 ち 分類 ぶんるい ,磁場 じば 是 ぜ 一 いち 種 しゅ 贗矢量 りょう 。力 ちから 矩 のり 和 わ 角速度 かくそくど 也是準 じゅん 向 むこう 量 りょう 。當 とう 坐 すわ 標 しるべ 被 ひ 反 はん 演 えんじ 時 とき ,準 じゅん 向 むこう 量 りょう 會 かい 保持 ほじ 不變 ふへん 。
^ 基本 きほん 粒子 りゅうし ,像 ぞう 電子 でんし 或 ある 正子 まさこ 等 ひとし 等 ひとし ,會 かい 產 さん 生 せい 自己 じこ 內有的 てき 磁場 じば ,這是一 いち 種 しゅ 相對 そうたい 論 ろん 性 せい 效 こう 應 おう ,並 なみ 不 ふ 是 ぜ 因 いん 為 ため 粒子 りゅうし 運動 うんどう 而產生 せい 的 てき 。但 ただし 是 ぜ ,對 たい 於大 おだい 多數 たすう 狀況 じょうきょう ,這磁場 じょう 可 か 以模想 そう 為 ため 是 ぜ 由 よし 粒子 りゅうし 所載 しょさい 有 ゆう 的 てき 電荷 でんか 因 いん 為 ため 旋轉 せんてん 運動 うんどう 而產生 せい 的 てき 。因 よし 此,這相對論 たいろん 性 せい 效 こう 應 おう 稱 たたえ 為 ため 自 じ 旋 。磁鐵產 さん 生 せい 的 てき 磁場 じば 主要 しゅよう 是 ぜ 由 よし 內部未配 みはい 對 たい 電子 でんし 的 てき 自 じ 旋形成 けいせい 的 てき 。
^ 他 た 的 てき 論文 ろんぶん 《Epistola Petri Peregrini de Maricourt ad Sygerum de Foucaucourt Militem de Magnete》,簡稱為 ため 《Epistola de magnete(磁石 じしゃく 書信 しょしん )》,發表 はっぴょう 日 び 期 き 認定 にんてい 為 ため 公 こう 元 もと 1269年 ねん 。
^ 按照磁化 じか 強度 きょうど 的 てき 定義 ていぎ ,在 ざい 這模型 がた 裡 うら ,類比 るいひ 彈 たま 簧的 てき 物理 ぶつり ,為 ため 了 りょう 要 よう 將 しょう 磁化 じか 強度 きょうど 增加 ぞうか
δ でるた
M
{\displaystyle \delta \mathbf {M} }
,拉 ひしげ 扯與扭轉磁荷之 の 間 あいだ 的 てき 相互 そうご 作用 さよう ,所 しょ 需的機械 きかい 功 こう 每 まい 單位 たんい 體積 たいせき 為 ため
δ でるた
W
=
H
⋅
μ みゅー
0
δ でるた
M
{\displaystyle \delta W=\mathbf {H} \cdot \mu _{0}\delta \mathbf {M} }
。由 よし 於磁場 じょう 為 ため
B
=
μ みゅー
0
(
H
+
M
)
{\displaystyle \mathbf {B} =\mu _{0}(\mathbf {H} +\mathbf {M} )}
,包括 ほうかつ 了 りょう 製 せい 備外磁場 じば 於真空 しんくう 所 しょ 需的H場 じょう 項目 こうもく 。所以 ゆえん ,增加 ぞうか 磁場 じば 所 しょ 需的機械 きかい 功 こう 每 まい 單位 たんい 體積 たいせき 為 ため
δ でるた
W
=
H
⋅
μ みゅー
0
δ でるた
B
{\displaystyle \delta W=\mathbf {H} \cdot \mu _{0}\delta \mathbf {B} }
。這是正確 せいかく 的 てき 結果 けっか 。但 ただし 是 ぜ ,用 よう 來 らい 推導的 てき 模型 もけい 並 なみ 不正 ふせい 確 かく 。
^ ,回顧 かいこ 沉思,這模型 がた 的 てき 成功 せいこう ,大 だい 多 た 是 ぜ 因 いん 為 ため ,在 ざい 磁性 じせい 物質 ぶっしつ 外部 がいぶ ,電 でん 偶極子 こ 的 てき 電場 でんじょう 跟磁偶極子 こ 的 てき 磁場 じば 有 ゆう 相 しょう 同 どう 的 てき 樣式 ようしき 。只 ただ 有 ゆう 在 ざい 磁性 じせい 物質 ぶっしつ 內部,簡單 かんたん 的 てき 磁荷模型 もけい 無法 むほう 解釋 かいしゃく 磁場 じば 的 てき 物理 ぶつり 行為 こうい 。
^ Edward Purcell, in Electricity and Magnetism, McGraw-Hill, 1963, writes, Even some modern writers who treat B as the primary field feel obliged to call it the magnetic induction because the name magnetic field was historically preempted by H . This seems clumsy and pedantic. If you go into the laboratory and ask a physicist what causes the pion trajectories in his bubble chamber to curve, he'll probably answer "magnetic field", not "magnetic induction." You will seldom hear a geophysicist refer to the Earth's magnetic induction, or an astrophysicist talk about the magnetic induction of the galaxy. We propose to keep on calling B the magnetic field. As for H , although other names have been invented for it, we shall call it "the field H " or even "the magnetic field H ." David Griffith, in Introduction to Electrodynamics, Prentice-Hall, Inc, 1999, page 271, writes, Many author call H , not B , the "magnetic field." Then, they have to invent a new word for B ? the "flux density," or magnetic "induction"(an absurd choice, since that term already has at least two other meanings in electrodynamics). Anyway, B is indisputably the fundamental quantity, so I shall continue to call it the "magnetic field," as everyone does in the spoken language. H has no sensibile name: just call it "H " . Andrew Zangwill, in Modern Electrodynamics, Cambridge University Press, 2013, page 44, writes, In this book, only the "electric field" E and the "magnetic field" B are fundamental. We give no special names to the auxiliary fields D and H .
^ 。試 ためし 想 そう 將 しょう 一個指南針置入磁鐵內部,指南 しなん 針 はり 的 てき 指 ゆび 北極 ほっきょく 會 かい 指向 しこう 磁鐵的 てき 指 ゆび 北極 ほっきょく 。又 また 將 はた 兩 りょう 塊 かたまり 條 じょう 形 がた 磁鐵,端點 たんてん 連 れん 著 ちょ 端點 たんてん ,排列 はいれつ 於一直線 いっちょくせん ,假設 かせつ 相 しょう 連結 れんけつ 的 てき 兩個 りゃんこ 端點 たんてん 是 ぜ 磁異性 せい ,則 のり 兩 りょう 塊 かたまり 條 じょう 形 がた 磁鐵會 かい 相 しょう 吸引 きゅういん ,否 いや 則 のり ,兩 りょう 塊 かたまり 條 じょう 形 がた 磁鐵會 かい 相 しょう 排斥 はいせき 。
^ 如同前面 ぜんめん 所 しょ 述 じゅつ ,磁場 じば 線 せん 的 てき 密度 みつど 與 あずか 磁場 じば 大小 だいしょう 有 ゆう 關 せき 。
^ 曾經有 ゆう 幾 いく 個 こ 實驗 じっけん 製 せい 備出最初 さいしょ 被 ひ 認 みとめ 為 ため 可能 かのう 是 ぜ 磁單極 きょく 子 こ 的 てき 事件 じけん ,但 ただし 後來 こうらい 都 と 無法 むほう 獲得 かくとく 學術 がくじゅつ 界 かい 確認 かくにん 。詳 しょう 盡 つき 細 ぼそ 節 ふし ,請參閱磁單極 きょく 子 こ 。
^ 這裡,微小 びしょう 的 てき 意思 いし 是 ぜ ,觀測 かんそく 者 しゃ 離 はなれ 磁鐵足 あし 夠的遙遠 ようえん ,這樣,磁鐵的 てき 尺寸 しゃくすん 可 か 以被設定 せってい 為 ため 無窮 むきゅう 小 しょう ;當 とう 尺寸 しゃくすん 驅 か 向 こう 無窮 むきゅう 小 しょう 極限 きょくげん 時 じ ,磁鐵可 か 以理想 りそう 化成 かせい 為 ため 磁偶極 きょく 子 こ 。較大尺寸 しゃくすん 的 てき 磁鐵的 てき 磁場 じば 必須 ひっす 包括 ほうかつ 更 さら 多項目 たこうもく ,不 ふ 只 ただ 是 ぜ 與 あずか 磁矩有 ゆう 關 せき ,還 かえ 會 かい 與 あずか 磁鐵的 てき 幾何 きか 形狀 けいじょう 有 ゆう 關 せき 。
^ 根據 こんきょ 狹義 きょうぎ 相對 そうたい 論 ろん ,移動 いどう 中 ちゅう 的 てき 帶電 たいでん 粒子 りゅうし 會 かい 產 さん 生 せい 電場 でんじょう 和 わ 磁場 じば ,而對於處於與粒子 りゅうし 同 どう 速度 そくど 的 てき 參考 さんこう 系 けい 的 てき 觀察 かんさつ 者 しゃ ,粒子 りゅうし 是 ぜ 固定 こてい 不動 ふどう 的 てき ,所以 ゆえん ,只 ただ 可能 かのう 會 かい 產 さん 生 せい 電場 でんじょう 。同樣 どうよう 的 てき 物理 ぶつり 原則 げんそく 應 おう 該可以應用 おうよう 於各個 かっこ 不同 ふどう 的 てき 參考 さんこう 系 けい ,這意味 あじ 著 ちょ 電場 でんじょう 和 わ 磁場 じば 是 ぜ 同樣 どうよう 物理 ぶつり 現象 げんしょう 的 てき 兩面 りょうめん 。更 さら 詳 しょう 盡 つき 細 ぼそ 節 ふし ,請參閱條目 め 經典 きょうてん 電磁 でんじ 學 がく 與 あずか 狹義 きょうぎ 相對 そうたい 論 ろん (classical electromagnetism and special relativity )。
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