磁场是怎么形成的?电磁场和固定磁场有什么不同?地磁场是空间电离层高速运动产生的还是地球高速运动产生的?

kuaidi.ping-jia.net  作者:佚名   更新日期:2024-07-05
磁场是如何产生的?


磁场
magnetic field
电流、运动电荷、磁体或变化电场周围空间存在的一种特殊形态的物质。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,磁场是由运动电荷或变化电场产生的。磁场的基本特征是能对其中的运动电荷施加作用力,磁场对电流、对磁体的作用力或力矩皆源于此。
与电场相仿,磁场是在一定空间区域内连续分布的矢量场,描述磁场的基本物理量是磁感应强度矢量B ,也可以用磁力线形象地图示。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族,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。
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。
磁现象是最早被人类认识的物理现象之一,指南针是中国古代一大发明。磁场是广泛存在的,地球,恒星(如太阳),星系(如银河系),行星、卫星,以及星际空间和星系际空间,都存在着磁场。为了认识和解释其中的许多物理现象和过程,必须考虑磁场这一重要因素。在现代科学技术和人类生活中,处处可遇到磁场,发电机、电动机、变压器、电报、电话、收音机以至加速器、热核聚变装置、电磁测量仪表等无不与磁现象有关。甚至在人体内,伴随着生命活动,一些组织和器官内也会产生微弱的磁场。

电磁场
electromagnetic field

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。

地磁场
geomagnetic field
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。磁针的指极性是由于地球的北磁极(磁性为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.高斯首次运用球谐函数分析法所证实。

地磁场是一个向量场。描述空间某一点地磁场的强度和方向,需要3个独立的地磁要素。常用的地磁要素有7个,即地磁场总强度F,水平强度H,垂直强度Z,X和Y分别为H的北向和东向分量,D和I分别为磁偏角和磁倾角。其中以磁偏角的观测历史为最早。在现代的地磁场观测中,地磁台一般只记录H,D,Z或X,Y,Z。
近地空间的地磁场,像一个均匀磁化球体的磁场,其强度在地面两极附近还不到1高斯,所以地磁场是非常弱的磁场。地磁场强度的单位过去通常采用伽马(γ),即10高斯。1960年决定采用特斯拉作为国际测磁单位,1高斯=10特斯拉(T),1伽马=10特斯拉=1纳特斯拉(nT),简称纳特。地磁场虽然很弱,但却延伸到很远的空间,保护着地球上的生物和人类,使之免受宇宙辐射的侵害。
地磁场包括基本磁场和变化磁场两个部分,它们在成因上完全不同。基本磁场是地磁场的主要部分,起源于地球内部,比较稳定,变化非常缓慢。变化磁场包括地磁场的各种短期变化,主要起源于地球外部,并且很微弱。
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和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1~3天,幅度可达10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。

磁场是运动电荷产生的。稳恒电流形成稳恒磁场。电磁场是电场和磁场的统称,电场和磁场本质上是一个东西。目前的理论,电磁场由光子构成。物理理论中没有固定磁场一说。地磁场由地球内部的高温流动着的铁质物产生。

量子力学认为磁场是虚光子所造成的效应。电磁场是由相互依存的电磁和磁场的总和构成的一种物理场。固定磁场没有这个术语呀。地磁场是由于地核内的熔化了的铁和镍的对流以及整个行星自转的科里奥利力作用造成的。

  • 磁场是怎么产生的?
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  • 是什么创造了地球的磁场?为什么它会移动?
    答:所以有关于地球磁场的形成原因是这些金属在地球不断公转和自转的过程当中,会由于其他行星的磁场导致地球也产生了各种电荷,这些电荷会伴随着行星的自转做圆周运动,这样就形成了电荷产生电流的过程,电流在含有这些物质的条件下就可以产生磁场,也就是物理学当中非常经典的电生磁过程。地磁场也属于电磁场的...
  • ...这种没有接触性的力量(个人通俗说法)是怎么产生的,现代..._百度知 ...
    答:磁场的方向规定为小磁针北极在该点受力的方向。磁感线是从磁体的北极出来进入南极。在磁场中,磁力线是闭合的,从北极指向南极,内部则相反。电磁场是电磁作用的媒介,电场和磁场是其两个相互依存的侧面。变化的电场产生磁场,变化的磁场产生电场。电磁波以波动形式在空间传播,具有能量和动量,与实物和粒子...
  • 电磁场是怎么产生的呢?
    答:这是因为电流中的电子在运动时会受到洛伦兹力的作用,这个力的方向垂直于电子的运动方向和磁场方向。在一个导体中,电流中的电子运动方向相同,因此会在导体周围形成一个磁场。这个磁场是由电流引起的,而不是由导体本身引起的,因此无论导体是什么材料,只要电流通过,就会在周围产生磁场。这种现象在电磁...
  • 什么是磁场?
    答:静止的电荷会产生静电场;静止的磁偶极子会产生静磁场。运动的电荷被称为电流,会产生电场和磁场。电场和磁场统称为电磁场。电磁场对电荷产生力,以此可以检测电磁场的存在。电荷、电流与电磁场的关系由麦克斯韦方程组决定。麦克斯韦方程是一组偏微分方程,其未知量是电场强度(E)、磁场强度(H)、电通量密度...
  • 电场和磁场分别是怎样产生的?或是怎样形成的?
    答:电场是一个矢量场,其方向为正电荷所受电场力的方向。电场的力的性质用电场强度来描述。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...
  • 电场,磁场,电磁场三者有什么关系
    答: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介,具有能量和动量,是物质的一种存在形式。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。电可以生成磁,磁也能带来电,变化的电场和变化的磁场...
  • 关于电磁场
    答:通电后的导线里有电子的移动,这个能量由电源提供。电子运动产生均匀变化的电场,均匀变化的电场产生恒定的磁场。电源的能量转化为磁场能和导线所发的热。
  • 运动的电荷为什么产生磁场
    答:因而库伦力更大。与此同时,运动产生的电流将产生磁场,这种协变性正是电磁场最重要的性质之一,也正是狭义相对论提出的动机。提示:以上是人类长期观察得到的观察结果,人类通过长期观察,无一例外每次都是这个结果,就把该现象定为事实了。电场与磁场之间的关系也是长期观察得到的事实。