电磁学系列6: 磁场与电磁场

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本期我们给大家带来的是磁场、电磁场讲解！

一、磁场

大家都知道磁铁，所有磁铁的磁现象在此就不再做说明了，下面我们来看看磁场并了解下它的一些基本性质：

定义：对放入其中的磁体有磁力的作用的物质叫做磁场。

1.物质性：与电场一样，也是一种物质，但是看不见而又客观存在的特殊物质，在磁体、通电导线、运动电荷、地球的周围都存在。

2.基本特性：对放入其中的（磁极、电流、运动的电荷）有力的作用，它们的相互作用通过磁场发生。

3.方向规定：

A:磁感线在该点的切线方向;
B:磁场中任一点小磁针（N极）的受力方向（小磁针静止时N的指向）为该处的磁场方向;
C:对磁体：外部是N到S，内部是S到N组成闭合曲线（注意：这点和静电场电场线不一样哦）;

4.磁场的产生方式

A:永磁体（条形、蹄形）;
B:通电导线;
C:地球磁场;
D:变化的电场（后面要讲到的法拉第电磁感应定律和电磁波）;

那我们怎么样描述磁场呢

1.磁力线：为了描述磁场的强弱与方向，人为的在磁场中画出的一组有方向曲线。

磁力线具有下述基本特点：

1.磁力线是人为假想的曲线
2.磁力线有无数条
3.磁力线是立体的
4.所有的磁力线都不交叉
5.磁力线的相对疏密表示磁性的相对强弱，即磁力线疏的地方磁性较弱，磁力线密的地方磁性较强
6.磁力线总是从 N 极出发，进入与其最邻近的 S 极，并形成闭合回路。

2.磁通量：垂直于某一面积所通过的磁力线的多少叫做磁通量或磁通

表示符号：Φ（读音：fai，四声）
公式：（A：表示面积）

3.磁场强度：在任何磁介质中，磁场中某点的磁感应强度B与同一点的磁导率μ的比值称为该点的磁场强度H ，即：H=B/μ。方向与磁力线在该点处的切线方向一致。

注意事项：磁场强度H与磁感应强度B 的名称很相似，切忌混淆。H 是为计算的方便引入的物理量。

单位：安/米（A/m）

4.磁感应强度（磁通密度）： 在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的磁场力F跟电流强度I和导线长度L的乘积IL的比值叫做通电导线所在处的磁感应强度，B=F/IL。又因为ф=BS，则B=ф/S，所以，磁感应强度又等于穿过单位面积的磁通量，故磁感应强度又叫磁通密度。

常用符号：B
单位：特斯拉（符号为T）

在磁场中，由于自然界中没有单独的磁极存在，N极和S极是不能分离的，磁感线都是无头无尾的闭合线，所以通过任何闭合面的磁通量必等于零磁场中，由于自然界中没有单独的磁极存在，N极和S极是不能分离的，磁感线都是无头无尾的闭合线，所以通过任何闭合面的磁通量必等于零。

即

整理下

和

、

和

的对应关系：

二、电磁场

一直以来，电和磁的学科研究一直是各自为政、独立发展，直到1820年丹麦的物理学家奥特斯发现了两者的关系。

我们来看看他发现了什么：

现象：导线通电后周围小磁针发生偏转；电流方向改变，小磁针偏转方向相反。说明：通电直导线周围存在磁场；磁场方向与电流方向有关。

奥斯特实验揭示了一个十分重要的本质——电流周围存在磁场，电流是电荷定向运动产生的，所以通电导线周围的磁场实质上是运动电荷产生的。

现在我们终于将两者连接在一起了，奥斯特的发现打开了通向电磁联系的大门，为电磁学的研究和发展指明了方向，具有里程碑式的意义。

电磁场是有内在联系、相互依存的电场和磁场的统一体的总称。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。

上面的实验说明了运动的电荷能产生磁场，那么反过来是否也成立？

从1822年到1831年，经过试验，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象：当通过闭合导体回路的磁通量发生变化时，导体回路中就会产生感应电流。