高中物理 第5章 磁場(chǎng) 第1節(jié) 磁場(chǎng)概述素材 魯科版選修3-1（通用）

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1、磁場(chǎng)概述 英文：magnetic field簡(jiǎn)易定義：對(duì)放入其中的磁體有磁力的作用的物質(zhì)叫做磁場(chǎng)。形成原因：假想有一根直立的金屬棒，上下兩端加上電位差使得電子朝向正電位端加速，而另一端由于缺少電子而帶正電。這樣的電流會(huì)在四周空間形成磁場(chǎng)。磁場(chǎng)的基本特征是能對(duì)其中的運(yùn)動(dòng)電荷施加作用力，即通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到磁場(chǎng)的作用力。磁場(chǎng)對(duì)電流、對(duì)磁體的作用力或力距皆源于此。而現(xiàn)代理論則說明，磁力是電場(chǎng)力的相對(duì)論效應(yīng)。與電場(chǎng)相仿，磁場(chǎng)是在一定空間區(qū)域內(nèi)連續(xù)分布的向量場(chǎng)，描述磁場(chǎng)的基本物理量是磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量B ，也可以用磁感線形象地圖示。然而，作為一個(gè)矢量場(chǎng)，磁場(chǎng)的性質(zhì)與電場(chǎng)頗為不同。運(yùn)動(dòng)電荷或變化電場(chǎng)產(chǎn)生的磁

2、場(chǎng)，或兩者之和的總磁場(chǎng)，都是無源有旋的矢量場(chǎng)，磁力線是閉合的曲線簇，不中斷，不交叉。換言之，在磁場(chǎng)中不存在發(fā)出磁力線的源頭，也不存在會(huì)聚磁力線的尾閭，磁力線閉合表明沿磁力線的環(huán)路積分不為零，即磁場(chǎng)是有旋場(chǎng)而不是勢(shì)場(chǎng)（保守場(chǎng)），不存在類似于電勢(shì)那樣的標(biāo)量函數(shù)。電磁場(chǎng)是電磁作用的媒遞物，是統(tǒng)一的整體，電場(chǎng)和磁場(chǎng)是它緊密聯(lián)系、相互依存的兩個(gè)側(cè)面，變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，變化的電磁場(chǎng)以波動(dòng)形式在空間傳播。電磁波以有限的速度傳播，具有可交換的能量和動(dòng)量，電磁波與實(shí)物的相互作用，電磁波與粒子的相互轉(zhuǎn)化等等，都證明電磁場(chǎng)是客觀存在的物質(zhì)，它的“特殊”只在于沒有靜質(zhì)量。在電磁學(xué)里，磁石、磁鐵、

3、電流、含時(shí)電場(chǎng)，都會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)1。處于磁場(chǎng)中的磁性物質(zhì)或電流，會(huì)因?yàn)榇艌?chǎng)的作用而感受到磁力，因而顯示出磁場(chǎng)的存在。磁場(chǎng)是一種矢量場(chǎng)；磁場(chǎng)在空間里的任意位置都具有方向和數(shù)值大小notes 1。磁鐵與磁鐵之間，通過各自產(chǎn)生的磁場(chǎng)，互相施加作用力和力矩于對(duì)方。運(yùn)動(dòng)中的電荷會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)。磁性物質(zhì)產(chǎn)生的磁場(chǎng)可以用電荷運(yùn)動(dòng)模型來解釋notes 2。當(dāng)施加外磁場(chǎng)于物質(zhì)時(shí)，磁性物質(zhì)的內(nèi)部會(huì)被磁化，會(huì)出現(xiàn)很多微小的磁偶極子。磁化強(qiáng)度估量物質(zhì)被磁化的程度。知道磁性物質(zhì)的磁化強(qiáng)度，就可以計(jì)算出磁性物質(zhì)本身產(chǎn)生的磁場(chǎng)。創(chuàng)建磁場(chǎng)需要輸入能量。當(dāng)磁場(chǎng)被湮滅時(shí)，這能量可以再回收利用，因此，這能量被視為儲(chǔ)存于磁場(chǎng)。電場(chǎng)是由電荷產(chǎn)生的。電場(chǎng)與磁場(chǎng)有密切的關(guān)系；含時(shí)磁場(chǎng)會(huì)生成電場(chǎng)，含時(shí)電場(chǎng)會(huì)生成磁場(chǎng)。麥克斯韋方程組可以描述電場(chǎng)、磁場(chǎng)、產(chǎn)生這些矢量場(chǎng)的電流和電荷，這些物理量之間的詳細(xì)關(guān)系。根據(jù)狹義相對(duì)論，電場(chǎng)和磁場(chǎng)是電磁場(chǎng)的兩面。設(shè)定兩個(gè)參考系A(chǔ)和B，相對(duì)于參考系A(chǔ)，參考系B以有限速度移動(dòng)。從參考系A(chǔ)觀察為靜止電荷產(chǎn)生的純電場(chǎng)，在參考系B觀察則成為移動(dòng)中的電荷所產(chǎn)生的電場(chǎng)和磁場(chǎng)。