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常见的磁场有哪些

更新时间:2022-10-25 点击量:1064

常见的磁场有哪些

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。

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电磁场电磁作用的媒递物,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

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。

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主要应用领域

电磁场(或波)为能量一种形式,是当今世界*重要的能源,研究领域涉及电磁能产生、存储、变换、传输和应用。

电磁波作为信息的载体,成为信息发布与通信的主要手段,研究内容包括信息发布、交换、传输、储存、处理、再现和应用.

电磁波作为探测未知世界的一种重要手段,主要研究领域为电磁波与目标的相互作用特性、目标探测及其特征的获取。

电磁波作为测控和定位技的手段,构成现代工业、交通、国防等领域的应用基础

电、磁现象是大自然最重要的往来现象,也最早被科学家们关心和研究的物理现象,其中贡献最大的有来顿、富兰克林、伏打等科学家。

19世纪以前,电、磁现象作为两个独立的物理现象被广泛的关注和研究。正是由于这些研究为电磁学理论的建立奠定了基础。18世纪末期,德国哲学家谢林认为,宇宙是有活力的,而不是僵死的,认为电是宇宙的活力和灵魂;电---热现象相互联系。奥斯特是谢林的信徒,从1807年开始研究电与磁之间的关系。1820年发现电流以力作用于磁针安培发现作用力的方向和电流的方向以及磁针到通过电流的导线的垂直线方向相互垂直,并定量建立了若干数学公式。这表明,电流与磁之间存在着密切的联系。法拉第相信电、磁、光、热相互联系。奥斯特1820年发现电流以力作用于磁针后,法拉第敏锐地意识到磁也一定能够对电产生影响。1821年他开始探索磁生电效应。1831年他发现;当磁捧插入导体线圈时;线圈中产生电流。表明电与磁之间存在密切联系。麦克斯韦深入研究并探讨了电与磁之间发生作用的问题,发展了场的概念。在法拉第实验的基础上,总结了宏观电磁现象规律,引进位移电流的概念,提出了一组描述电磁现象的规律偏微分方程,即麦克斯韦方程组,建立了宏观经典电磁场理论德国科学家赫兹, 1887 年用火花隙激励一个环状天线,用另一个带隙的环状天线接收,证实了麦克斯韦关于电磁波存在的预言,这一重要的实验导致了后来无线电报的发明。从此开始了电磁场和电磁波理论的应用与发展时代。

地磁场

地磁场geomagnetic field)是从地心至磁层顶的空间范围内的磁场。地磁学的主要研究对象。人类对于地磁场存在的早期认识,来源于天然磁石和磁针的指极性。地磁的北磁极在地理的南极附近;地磁的南磁极在地理的北极附近。磁针的指极性是由于地球的北磁极(磁性S极)吸引着磁针的N极,地球的南磁极(磁性为N极)吸引着磁针的S极。这个解释最初是英国W.吉伯于1600年提出的。吉伯所作出的地磁场来源于地球本体的假定是正确的。这已为1839年德国数学家C.F.高斯首*运用球谐函数分析法所证实。

地磁的磁感线和地理的经线是不平行的,它们之间的夹角叫做磁偏角。中国古代的著名科学家沈括是第一个注意到磁偏角现象的科学家。

地球的基本磁场可分为偶极子磁场、非偶极子磁场和地磁异常几个组成部分。偶极子磁场是地磁场的基本成分,其强度约占地磁场总强度的90%,产生于地球液态外核内的电磁流体力学过程,即自激发电机效应。非偶极子磁场主要分布在亚洲东部、非洲西部、南大西洋和南印度洋等几个地域,平均强度约占地磁场的10%。地磁异常又分为区域异常和局部异常,与岩石和矿体的分布有关。

地球变化磁场可分为平静变化和干扰变化两大类型。平静变化主要是以一个太阳日为周期的太阳静日变化,其场源分布在电离层中。干扰变化包括磁暴、地磁亚暴、太阳扰日变化和地磁脉动等,场源是太阳粒子辐射同地磁场相互作用在磁层电离层中产生的各种短暂的电流体系。磁暴是全球同时发生的强烈磁扰,持续时间约为13天,幅度可达10nT纳特)。其他几种干扰变化主要分布在地球的极光区内。除外源场外,变化磁场还有内源场。内源场是由外源场在地球内部感应出来的电流所产生的。将高斯球谐分析用于变化磁场,可将这种内、外场区分开。根据变化磁场的内、外场相互关系,可以得出地球内部电导率的分布。这已成为地磁学的一个重要领域,叫做地球电磁感应

地球变化磁场既和磁层、电离层的电磁过程相联系,又和地壳上地幔的电性结构有关,所以在空间物理学和固体地球物理学的研究中都具有重要意义。





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