关于磁场介绍

[拼音]：cichang

[外文]：magnetic field

电流、运动电荷、磁体或变化电场周围空间里存在的一种特殊形态的物质，其基本特性是对场中运动带电粒子施加力，或对场中有磁矩的粒子及物体施加转矩。因此，可根据这一点来描述磁场。描述磁场的基本物理量是磁感应强度B，它是个矢量，其大小和方向可根据运动电荷受到的力f所遵从的洛伦兹力公式f＝qv×B确定，也可根据磁矩m在磁场中受到力矩M的公式M=m×B确定。磁感应强度的单位是特斯拉(T)，另一个常用的单位是高斯（Gs或G），1Gs＝10-4T。

磁场是个无散度有旋度的矢量场，磁场可以用磁力线形象地图示，磁场的磁力线是一些无源的闭合曲线组成的曲线族。恒定电流(直流)或静止永磁体产生的磁场，大小和方向都不随时间改变，称为恒定磁场，或称静磁场。交变电流或运动永磁体产生的磁场，大小和（或）方向随时间改变，称为交变磁场(磁场大小和方向都改变)或脉动磁场（磁场只有大小改变而方向不变）。

直接或间接的观测表明：地球、天体和星际空间都存在着强度极为不同的磁场，人体的一些组织和器官也会由于生命活动而产生强度不同的微弱磁场。由于人体磁场本身很微弱，远低于环境磁场，因此测量人体磁场既需要高灵敏度的磁强计，如超导量子干涉式磁强计，质子旋进式磁强计、光泵式磁强计和磁通门式磁强计等，又需要高屏蔽因数的磁屏蔽室（见电磁屏蔽），或者采用高灵敏度的梯度式磁强计，可以在无磁屏蔽的情况下测量微弱的近源磁场。

在实际应用中，一般采用电磁体或永磁体(见磁体)产生恒定磁场（最高约2～3T），采用电磁体或空心线圈（螺线管）产生交变磁场（常用约109～0.5T），采用超导磁体产生恒定强磁场（目前最高约20T）;采用脉冲放电和低电感线圈产生脉冲（持续时间约为几微秒至几毫秒）强磁场（约10～102T）；采用爆炸式压缩磁通方法产生瞬时(约微秒或更短)超强磁场 (约102～103T)。测量磁场的方法，一般根据所测磁场的范围和精度等要求，采用各种依赖于磁场强度的物理（磁）效应(见磁测量)。

磁场不但普遍存在，而且在现代生产技术和人类生活中都有着广泛的重要应用。例如：

（1）利用电磁感应的发电技术中需要磁场，它在机械能或热能有效地转变为电能的过程中起着重要的作用；

（2）在控制带电粒子运动的高能加速、磁约束高温等离子体（热核聚变）装置和微波电子管（如磁控管、行波管、返波管等）中磁场具有重要地位，正是磁场对运动的带电粒子的控制作用，奠定了这些装置和器件获得成功的基础；

（3）磁场使处于其中的载流导体受到力的作用，电动机、磁电式仪表和扬声器（喇叭）等都是利用这一磁场效应制成的；

（4）非均匀磁场使磁性不同的物体受到大小和方向不同的力作用，是磁力分离（包括高梯度磁分离）的物理基础。这种磁分离技术已广泛应用于选矿，煤中除硫，陶瓷原料中除铁，水中除细菌、病毒和有毒物质，分离红白血球等等。变化的电场产生磁场，变化的磁场又产生电场，电场和磁场相互联系以波的形式在空间传播（见电磁波）。

参考书目

1. 吴大猷著：《电磁学》，科学出版社，北京，1983。
2. 赵凯华、陈熙谋编：《电磁学》，人民教育出版社，北京，1978。

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