两种磁场的本质和特征
高中物理磁场和电场的知识点

高中物理磁场和电场的知识点磁场是一种看不见、摸不着的特殊物质,在高中的物理学习中,学生会学习到磁场的知识点,下面店铺的小编将为大家带来高中物理关于磁场的知识点的介绍,希望能够帮助到大家。
高中物理磁场知识点1.磁场(1)磁场:磁场是存在于磁体、电流和运动电荷周围的一种物质.永磁体和电流都能在空间产生磁场.变化的电场也能产生磁场.(2)磁场的基本特点:磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有力的作用.(3)磁现象的电本质:一切磁现象都可归结为运动电荷(或电流)之间通过磁场而发生的相互作用.(4)安培分子电流假说------在原子、分子等物质微粒内部,存在着一种环形电流即分子电流,分子电流使每个物质微粒成为微小的磁体.(5)磁场的方向:规定在磁场中任一点小磁针N极受力的方向(或者小磁针静止时N极的指向)就是那一点的磁场方向.2.磁感线(1)在磁场中人为地画出一系列曲线,曲线的切线方向表示该位置的磁场方向,曲线的疏密能定性地表示磁场的弱强,这一系列曲线称为磁感线.(2)磁铁外部的磁感线,都从磁铁N极出来,进入S极,在内部,由S极到N极,磁感线是闭合曲线;磁感线不相交.(3)几种典型磁场的磁感线的分布:①直线电流的磁场:同心圆、非匀强、距导线越远处磁场越弱.②通电螺线管的磁场:两端分别是N极和S极,管内可看作匀强磁场,管外是非匀强磁场.③环形电流的磁场:两侧是N极和S极,离圆环中心越远,磁场越弱.④匀强磁场:磁感应强度的大小处处相等、方向处处相同.匀强磁场中的磁感线是分布均匀、方向相同的平行直线.3.磁感应强度(1)定义:磁感应强度是表示磁场强弱的物理量,在磁场中垂直于磁场方向的通电导线,受到的磁场力F跟电流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,定义式B=F/IL.单位T,1T=1N/(A?m).(2)磁感应强度是矢量,磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向,即通过该点的磁感线的切线方向.(3)磁场中某位置的磁感应强度的大小及方向是客观存在的,与放入的电流强度I的大小、导线的长短L的大小无关,与电流受到的力也无关,即使不放入载流导体,它的磁感应强度也照样存在,因此不能说B与F成正比,或B与IL成反比.(4)磁感应强度B是矢量,遵守矢量分解合成的平行四边形定则,注意磁感应强度的方向就是该处的磁场方向,并不是在该处的电流的受力方向.4.地磁场:地球的磁场与条形磁体的磁场相似,其主要特点有三个:(1)地磁场的N极在地球南极附近,S极在地球北极附近.(2)地磁场B的水平分量(Bx)总是从地球南极指向北极,而竖直分量(By)则南北相反,在南半球垂直地面向上,在北半球垂直地面向下.(3)在赤道平面上,距离地球表面相等的各点,磁感强度相等,且方向水平向北.5.安培力(1)安培力大小F=BIL.式中F、B、I要两两垂直,L是有效长度.若载流导体是弯曲导线,且导线所在平面与磁感强度方向垂直,则L指弯曲导线中始端指向末端的直线长度.(2)安培力的方向由左手定则判定.(3)安培力做功与路径有关,绕闭合回路一周,安培力做的功可以为正,可以为负,也可以为零,而不像重力和电场力那样做功总为零.6.洛伦兹力(1)洛伦兹力的大小f=qvB,条件:v⊥B.当v∥B时,f=0.(2)洛伦兹力的特性:洛伦兹力始终垂直于v的方向,所以洛伦兹力一定不做功.(3)洛伦兹力与安培力的关系:洛伦兹力是安培力的微观实质,安培力是洛伦兹力的宏观表现.所以洛伦兹力的方向与安培力的方向一样也由左手定则判定.(4)在磁场中静止的电荷不受洛伦兹力作用.7.带电粒子在磁场中的运动规律在带电粒子只受洛伦兹力作用的条件下(电子、质子、α粒子等微观粒子的重力通常忽略不计),(1)若带电粒子的速度方向与磁场方向平行(相同或相反),带电粒子以入射速度v做匀速直线运动.(2)若带电粒子的速度方向与磁场方向垂直,带电粒子在垂直于磁感线的平面内,以入射速率v做匀速圆周运动.①轨道半径公式:r=mv/qB②周期公式:T=2πm/qB8.带电粒子在复合场中运动(1)带电粒子在复合场中做直线运动①带电粒子所受合外力为零时,做匀速直线运动,处理这类问题,应根据受力平衡列方程求解.②带电粒子所受合外力恒定,且与初速度在一条直线上,粒子将作匀变速直线运动,处理这类问题,根据洛伦兹力不做功的特点,选用牛顿第二定律、动量定理、动能定理、能量守恒等规律列方程求解.(2)带电粒子在复合场中做曲线运动①当带电粒子在所受的重力与电场力等值反向时,洛伦兹力提供向心力时,带电粒子在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动.处理这类问题,往往同时应用牛顿第二定律、动能定理列方程求解.②当带电粒子所受的合外力是变力,与初速度方向不在同一直线上时,粒子做非匀变速曲线运动,这时粒子的运动轨迹既不是圆弧,也不是抛物线,一般处理这类问题,选用动能定理或能量守恒列方程求解.③由于带电粒子在复合场中受力情况复杂运动情况多变,往往出现临界问题,这时应以题目中“最大”、“最高”“至少”等词语为突破口,挖掘隐含条件,根据临界条件列出辅助方程,再与其他方程联立求解.高中物理电场知识点1.两种电荷(1)自然界中存在两种电荷:正电荷与负电荷.(2)电荷守恒定律2.库仑定律(1)内容:在真空中两个点电荷间的作用力跟它们的电荷量的乘积成正比,跟它们之间的距离的平方成反比,作用力的方向在它们的连线上.(2)适用条件:真空中的点电荷.点电荷是一种理想化的模型.如果带电体本身的线度比相互作用的带电体之间的距离小得多,以致带电体的体积和形状对相互作用力的影响可以忽略不计时,这种带电体就可以看成点电荷,但点电荷自身不一定很小,所带电荷量也不一定很少.3.电场强度、电场线(1)电场:带电体周围存在的一种物质,是电荷间相互作用的媒体.电场是客观存在的,电场具有力的特性和能的特性.(2)电场强度:放入电场中某一点的电荷受到的电场力跟它的电荷量的比值,叫做这一点的电场强度.定义式:E=F/q方向:正电荷在该点受力方向.(3)电场线:在电场中画出一系列的从正电荷出发到负电荷终止的曲线,使曲线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致,这些曲线叫做电场线.电场线的性质:①电场线是起始于正电荷(或无穷远处),终止于负电荷(或无穷远处);②电场线的疏密反映电场的强弱;③电场线不相交;④电场线不是真实存在的;⑤电场线不一定是电荷运动轨迹.(4)匀强电场:在电场中,如果各点的场强的大小和方向都相同,这样的电场叫匀强电场.匀强电场中的电场线是间距相等且互相平行的直线.(5)电场强度的叠加:电场强度是矢量,当空间的电场是由几个点电荷共同激发的时候,空间某点的电场强度等于每个点电荷单独存在时所激发的电场在该点的场强的矢量和.4.电势差U:电荷在电场中由一点A移动到另一点B时,电场力所做的功WAB与电荷量q的比值WAB/q叫做AB两点间的电势差.公式:UAB=WAB/q电势差有正负:UAB=-UBA,一般常取绝对值,写成U.5.电势φ:电场中某点的电势等于该点相对零电势点的电势差.(1)电势是个相对的量,某点的电势与零电势点的选取有关(通常取离电场无穷远处或大地的电势为零电势).因此电势有正、负,电势的正负表示该点电势比零电势点高还是低.(2)沿着电场线的方向,电势越来越低.6.电势能:电荷在电场中某点的电势能在数值上等于把电荷从这点移到电势能为零处(电势为零处)电场力所做的功ε=qU7.等势面:电场中电势相等的点构成的面叫做等势面.(1)等势面上各点电势相等,在等势面上移动电荷电场力不做功.(2)等势面一定跟电场线垂直,而且电场线总是由电势较高的等势面指向电势较低的等势面.(3)画等势面(线)时,一般相邻两等势面(或线)间的电势差相等.这样,在等势面(线)密处场强大,等势面(线)疏处场强小.8.电场中的功能关系(1)电场力做功与路径无关,只与初、末位置有关.计算方法有:由公式W=qEcosθ计算(此公式只适合于匀强电场中),或由动能定理计算.(2)只有电场力做功,电势能和电荷的动能之和保持不变.(3)只有电场力和重力做功,电势能、重力势能、动能三者之和保持不变.9.静电屏蔽:处于电场中的空腔导体或金属网罩,其空腔部分的场强处处为零,即能把外电场遮住,使内部不受外电场的影响,这就是静电屏蔽.10.带电粒子在电场中的运动(1)带电粒子在电场中加速带电粒子在电场中加速,若不计粒子的重力,则电场力对带电粒子做功等于带电粒子动能的增量.(2)带电粒子在电场中的偏转带电粒子以垂直匀强电场的场强方向进入电场后,做类平抛运动.垂直于场强方向做匀速直线运动(3)是否考虑带电粒子的重力要根据具体情况而定.一般说来:①基本粒子:如电子、质子、α粒子、离子等除有说明或明确的暗示以外,一般都不考虑重力(但不能忽略质量).②带电颗粒:如液滴、油滴、尘埃、小球等,除有说明或明确的暗示以外,一般都不能忽略重力.(4)带电粒子在匀强电场与重力场的复合场中运动由于带电粒子在匀强电场中所受电场力与重力都是恒力,因此可以用两种方法处理:①正交分解法;②等效“重力”法.11.示波管的原理:示波管由电子枪,偏转电极和荧光屏组成,管内抽成真空.如果在偏转电极XX′上加扫描电压,同时加在偏转电极YY′上所要研究的信号电压,其周期与扫描电压的周期相同,在荧光屏上就显示出信号电压随时间变化的图线.12.电容定义:电容器的带电荷量跟它的两板间的电势差的比值[注意]电容器的电容是反映电容本身贮电特性的物理量,由电容器本身的介质特性与几何尺寸决定,与电容器是否带电、带电荷量的多少、板间电势差的大小等均无关。
高中物理磁场知识点总结

高中物理磁场知识点总结
磁场的基本概念:磁场是指物体周围存在的一种物理现象,具有磁性的物体会在其周围形成磁场。
磁场的表示:磁场可以用磁力线来表示,磁力线是从磁南极指向磁北极的曲线。
磁场的性质:
磁场是无源的,即不存在磁单极子。
磁场是有方向的,磁力线的方向表示磁场的方向。
磁场是矢量量,具有大小和方向。
磁场的产生:
电流产生磁场:通过电流流过导线时,会在导线周围产生磁场,其方向由右手螺旋定则确定。
磁化产生磁场:某些物质在外磁场的作用下可以磁化,形成磁体,产生磁场。
磁场的力学效应:
洛伦兹力:磁场中的带电粒子受到洛伦兹力的作用,其大小和方向由洛伦兹力公式确定。
磁场对导线的作用力:当导线中有电流通过时,会受到磁场的作用力,其大小和方向由洛伦兹力公式确定。
磁场的应用:
电磁感应:磁场的变化可以引起电磁感应现象,如发电机、变压器等。
磁共振:磁场的作用可以使原子核发生共振现象,应用于核磁共振成像(MRI)等医学技术。
磁力对物体的作用:磁场可以对磁性物体产生吸引或排斥力,应用于电磁铁、磁悬浮等技术。
磁场的组成物质-概述说明以及解释

磁场的组成物质-概述说明以及解释1.引言1.1 概述磁场是我们日常生活中常见的现象之一,它是由特定的物质所产生的。
磁场具有吸引或排斥其他物体的能力,并且对周围环境产生影响。
通过研究磁场的组成物质,我们可以更好地理解和应用磁场的性质。
在物理学中,磁场是由运动电荷所产生的。
当电荷运动时,会形成环绕其周围的磁场。
这意味着任何具有电荷的物质都有潜在的产生磁场的能力。
然而,并非所有物质都能生成强大的磁场。
常见的磁场组成物质包括永磁材料和电磁材料。
永磁材料是指能够持续产生强大磁场的物质,而且它们不依赖于外部电源。
一些常见的永磁材料包括铁、镍、钴等。
这些材料由于其内部电荷的排列方式,能够在没有外部电荷的情况下生成强大的磁场。
另一类磁场组成物质是电磁材料。
电磁材料是指当通电时能产生磁场的物质。
这种材料通常包括导体,如铜、铝等。
当电流通过导体时,周围会产生一个环绕导体的磁场。
电磁材料的磁场强度可以通过改变电流的大小和方向进行调节。
磁场的组成物质是研究和应用磁场的基础。
通过了解不同物质对磁场的影响,我们可以设计更高效的磁场应用,如磁共振成像、电磁感应等。
同时,磁场的组成物质也为我们解释和理解地球磁场、星体磁场等提供了依据。
通过对磁场组成物质的深入研究,我们可以更好地认识到磁场在科学、工程和日常生活中的重要性。
这不仅有助于我们更好地利用磁场的能力,还能够推动磁场技术的发展和应用。
因此,深入研究磁场的组成物质对于推动科学技术的进步具有重要意义。
文章结构部分的内容可以如下所示:1.2 文章结构本文将按照以下结构进行阐述磁场的组成物质:1. 引言:首先概述磁场的重要性和应用背景,概括磁场在物理学和工程中的广泛应用,并介绍磁场的基本定义及其作用机制。
2. 正文:本部分主要着重探讨磁场的组成物质,其中包括以下内容:- 磁性物质:介绍磁场中最基本的组成物质——磁性物质。
解释磁性物质的特性和磁化过程,包括顺磁性、抗磁性和铁磁性物质的特点和应用。
几种常见的磁场解读

磁现象电本质
关于磁现象的电本质,根据安培假说下列
说法中正确的是( B ) A.磁与电紧密联系,有磁必有电,有电必有 磁 B.不管是磁体的磁场还是电流的磁场都起源 于电荷的运动 C.永久磁铁的磁性不是由运动电荷产生的 D.根据安培假说可知,磁体内分子电流总是 存在的,因此有些物质有磁性、有些物质没有磁性? (2)为什么有些本来没有磁性的物质有的可以被磁 化?本来有磁性的物质在高温或者受到猛烈撞击时 会失去磁性? flash
二。安培分子电流假说的意义
成功的解释了磁化现象和磁体消磁现象 安培分子电流假说揭示了电和磁的本质联
系。 安培的分子电流假说揭示了磁性的起源, 认识到磁体的磁场和电流的磁场一样,都 是由运动的电荷产生的。用一句话概括即:
C
B
A
2、几种常见的磁场:
1)条形磁铁和蹄形磁铁的磁场磁感线:
【问题】直线电流,环形电流,通电螺线管的磁 场磁感线分布有什么特点?它们遵循什么定则呢?
2)直线电流的磁场的磁感线:
3)环形电流的磁场的磁感线
4)通电螺线管的磁场的磁感线
——安培定则(内容)
N
S N a I I b
S
3、磁感线的特点
3、单位:在SI制中是韦伯,简称韦,符号Wb 1Wb=1T· m2 4、标量:磁通量是有正负的,若在某个面积有方 向相反的磁场通过,求磁通量,应考虑相反方向抵 消以后所剩余的磁通量,即应求该面积各磁通量的 代数和. 5、磁通密度: B=φ/S 表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量。 1T=1Wb/m2=1N/A· m
3、几种常见的磁场
复习: 1、 为描述磁场的强弱和方向,我们引入 了什么物理量? 2、磁场中各点的磁场方向如何判定呢?
1磁场的基本概念

磁场的基本概念[知识要点]一、磁场:存在于磁体和电流周围的一种特殊物质.1、基本性质:。
磁体(或电流)一磁场一磁体(或电流)。
2、磁场方向的确定:①小磁针:(规定)小磁针在磁场中某点极的受力方向(或小磁针静止时极的指向)为该点的磁场方向。
②由磁感线的方向确定。
③由磁感应强度的方向确定.3、磁现象的电本质:①.安培分子电流假说:在原子、分子等物质微粒内部存在着一种环形电流——,使每个物质微粒都成为微小的磁体,它的两侧相当于两个磁极.②.安培分子电流假说能解释 a.磁体为什么对外显磁性;b. 磁体为什么会失去磁性;c.磁化是怎样形成的。
③.磁现象的电本质:磁铁的磁场和电流的磁场一样,都是由而产生的。
二、磁感线:为形象描述磁场性质而引人的一族曲线,它是理想化的模型,实际是不存在的。
①磁感线的疏密表示磁场,磁感线上某点切线方向表示该点的磁场.②磁体外部的磁感线从极出发进入极,而磁体内部的磁感线从极指向极.电流的磁感线方向由定则判定.③磁感线是闭合曲线.④任意两条磁感线不相交.⑤要掌握条形磁铁、蹄形磁铁、直线电流、环形电流、通电螺线管以及匀强磁场的磁感线分布情况及特点。
三.磁感应强度:在磁场中垂直于磁场方向的通电导线,受到的磁场作用力F跟电流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。
(其理解可与电场强度类比)1、定义式:(L⊥B)2、B是描述磁场的的性质的物理量,与F、I、L无关.它是由磁场本身性质及空间位置决定的。
(书P90 3)四、磁通量1、定义:磁感应强度B与垂直磁场方向的面积S的乘积叫穿过这个面积的磁通量,ф= .注:如果面积S与B不垂直,如图所示,应以B乘以在垂直磁场方向上的投影面积S,即ф=BS’=BScosα2、物理意义:穿过某一面积的磁感线条数.3、磁通密度:垂直穿过单位面积的磁感线条数,叫磁通密度。
即磁感强度大小B=ф/S。
五、地磁场的主要特点地球的磁场与条形磁体的磁场相似,其主要特点有:1、地磁场的N极在地球极附近,S极在地球极附近,磁感线分布如图所示。
电磁场与电磁波的本质

电磁场与电磁波的本质电磁场和电磁波是电磁学中非常重要的概念,它们对我们理解电磁现象和应用电磁技术起着关键作用。
本文将从电磁场和电磁波的本质出发,探讨它们的定义、特性以及相互关系。
一、电磁场的本质电磁场是由电荷所产生的力场和磁场的统称。
当电荷运动或电流流动时,就会产生周围空间中的电磁场。
电磁场具有以下几个基本特性:1. 电场:电荷周围产生的力场称为电场,它的作用是使带电粒子受到电荷相互作用力的影响。
电场的强度与电荷的性质、大小以及与电荷之间的距离有关。
2. 磁场:电荷运动或电流流动产生的场称为磁场,它的作用是使带电粒子在磁场中受到力的作用。
磁场的强度与电流的性质、大小以及与电流之间的距离有关。
3. 电磁感应:电磁场与电荷或电流的相互作用会引起电磁感应现象,即产生感应电流。
这是由电磁场的变化产生的。
电磁场的本质可以用数学方式描述,其中最重要的是麦克斯韦方程组。
麦克斯韦方程组由四个方程式组成,分别描述了电磁场在时空中的传播和演化规律。
这四个方程式分别是:电场的高斯定律、电磁场的法拉第电磁感应定律、磁场的高斯定律和安培环路定理。
二、电磁波的本质电磁波是由电磁场的振动所产生的波动现象。
当电磁场中的电磁振荡频率在一定范围内变化时,就会形成电磁波。
电磁波具有以下几个基本特性:1. 频率和波长:电磁波的频率和波长是两个重要参数,它们之间遵循速度等于频率乘以波长的关系,即v = fλ。
这里的v为电磁波的传播速度,f为频率,λ为波长。
2. 光速:电磁波在真空中的传播速度是一个恒定值,即光速。
光速在真空中的数值约为3.00 × 10^8 m/s,它是相互垂直的电场和磁场的传播速度。
3. 能量和辐射:电磁波是一种能量的传播方式,它具有辐射和传播的特性。
电磁波的能量与其振幅的平方成正比,而与波长的平方成反比。
电磁波的本质可以用波粒二象性理论来解释。
按照波动理论,电磁波可以看作是电场和磁场的相互转化和传播,遵循Maxwell方程组的解。
磁场的产生与变化

磁场的产生与变化磁场是一种特殊的物质属性,它在物理世界中起着重要的作用。
磁场的产生与变化是一个十分复杂而有趣的过程,本文将从磁场的定义、磁物质、磁场的产生和变化等方面进行探讨和分析。
一、磁场的定义磁场是指物体周围的一种物理场,它是由带电粒子的运动所产生的。
磁场具有方向性,可通过磁铁的吸引和排斥效应来观察和感受。
磁场的强度和方向可以用磁感应强度来描述,用磁力线来表示。
二、磁物质磁物质是指能够产生磁场或被磁场作用的物质,常见的磁物质有铁、镍、钴等。
这些物质具有相对较强的磁化程度,可以形成一定强度的磁场。
除此之外,还有一些物质如氧化铁、铬酸盐等,虽然不是自身具有磁性,但在外界磁场作用下也能展现出一定的磁性。
三、磁场的产生磁场的产生主要是由电流所引起的。
根据安培定律,电流通过导线时会产生磁场,并围绕导线形成环形磁力线。
这就是我们常说的电流产生磁场的原理。
当电流通过螺线管等线圈时,产生的磁场将更为强大,具有一定方向性。
四、磁场的变化磁场的变化分为静态磁场和变化磁场两种情况。
静态磁场是指磁场的强度和方向保持不变的状态,例如永久磁铁所产生的磁场。
变化磁场是指磁场的强度和方向发生变化的情况,例如电流在导线中的变化会引起磁场的变化。
在磁场的变化过程中,有一种现象称为磁感应线剪切现象,即磁感应线与导线发生剪切,产生电动势。
这一现象是电磁感应的基本原理,也是电磁感应产生电流和电压的原理基础。
磁感应线剪切现象在发电机、变压器等电器设备中有着广泛的应用。
除了电流引起的磁场变化,还有一种情况是磁场的自感现象。
自感是指磁场的变化会引起自身的电动势和电流的变化。
这一现象在电磁铁、电感器、变压器等设备中起着重要作用,同时也是磁场的变化过程中的重要特征。
总结起来,磁场的产生与变化是由电流引起的,磁物质在电流通过或外界磁场作用下会呈现磁性。
磁场的变化会引起电动势和电流的变化,从而应用于各种电磁设备和科学研究中。
研究和了解磁场的产生与变化有助于我们深入了解物质的本质和物理学的基本原理,也有利于我们更好地应用和创新电磁技术。
磁场与电磁感应理解磁场的形成与电磁感应的原理

磁场与电磁感应理解磁场的形成与电磁感应的原理磁场是我们生活中常见的物理现象之一,它对物质的运动和相互作用起着重要的作用。
而电磁感应则是指磁场和电场相互作用产生的现象。
本文将深入探讨磁场的形成以及电磁感应的原理。
一、磁场的形成磁场是由具有磁性的物质所产生的。
当物质中存在磁性物质时,其内部的微观粒子将根据磁性物质的特性而排列成一定的形式,形成磁性区域。
这些磁性区域产生的磁力线在空间中分布,形成磁场。
磁场有两个重要的特征:磁力线的方向和磁力线的密度。
磁力线的方向指的是在磁场中磁力线所指示的方向,它由磁极的特性决定。
磁力线的密度则代表了磁场的强弱,密度越大说明磁场越强。
二、电磁感应的原理电磁感应是指导体中的电流产生感应电动势的现象。
这个现象是由磁场和导体中的电子之间的相互作用引起的。
当磁场与导体相互作用时,导体内的自由电子会受到力的作用,形成电流。
磁场通过导体的变化率决定了感应电动势的大小。
当磁场变化快速时,感应电动势较大;当磁场变化缓慢时,感应电动势较小。
此外,导体的运动也会影响感应电动势的大小。
电磁感应的原理是实现电能转换的重要基础。
其应用广泛,比如变压器、发电机、电动机等都是基于电磁感应原理工作的。
三、磁场与电磁感应的应用1. 变压器:变压器是利用电磁感应原理来调整电压的重要装置。
它将交流电传输到较远距离时,通过变压器的升压和降压作用,将电能从输送端转换为输出端所需的合适电压。
2. 电动机:电动机的工作原理也是基于电磁感应。
当通过导体中的电流与磁场相互作用时,会产生力矩,使电动机能够旋转。
电动机广泛应用于家用电器、交通工具、机械设备等领域。
3. 发电机:发电机则是将机械能转化为电能的装置。
它通过利用磁场和导线的相互作用产生感应电动势,并输出电能。
四、磁场与电磁感应的相关研究磁场和电磁感应是物理学中的重要研究领域之一。
科学家们通过实验和理论研究,深入探索它们的本质规律,并应用于各种领域。
在医学领域,磁共振成像(MRI)技术通过感应磁场的变化来生成人体内部的影像,被广泛应用于疾病的诊断和研究。
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两种磁场的本质和特征
电场有两种,即库仑电场和感生电场,库仑电场的数学形式是:E=Kq/rr;感生电场的数学形式是:E=BV。
感生电场的数学公式中含有速度V这个物理量,而且该速度是相对观测者(所在系)的,也就是说,在运动的磁场可以产生(感生)电场,但在磁场系(或在随磁铁同速前进的观测者看来),该(感生)电场的强度永远是零。
上述观点是毋庸置疑的,而且也与事实完全相符,比如,(感生)电场的强度只能用检测电荷来测量,而当电荷与磁铁同速前进(即相对静止)时,该电荷和磁铁之间永远不可能存在力的作用!也就是说,在磁铁系,感生电场的测量值永远是零。
我们不得不考虑另一个问题,电荷自身的电场(或称之为库仑电场)的强度与参照系的选择有关系吗?在电磁学中的库仑电场的数学形式为:E=Kq/rr,其中没有速度V这个物理量,是否可以认为,电荷自身的电场与参照系无关呢?不能这样简单处理,而且电磁学自身也将该公式归类于“静电学”之中。
一旦电荷运动起来,其周围的电场会是什么样子?只要我们翻开任何一本《经典电动力学》就可以找到答案和相应的公式。
该公式中出现了速度这个物理量!静止电荷周围的库仑电场是“球对称”的。
但在《经典电动力学》中,运动电荷周围的电场不再“球对称”了!在运动电荷的速度方向上的电力线密度会随着速度的增大而减小,而在于运动电荷的速度垂直的方向上的电力线的密度会随着速度的增大而增大!
在《相对论》中,也有运动电荷周围电场强度的公式,其数学形式与《经典电动力学》中的数学形式几乎一模一样!但这两个体系中的“同一个公式”却有着本质区别!《经典电动力学》中公式里的速度是相对“绝对静止系”(或绝对空间)的,而《相对论》中公式里的速度是相对观测者(所在系)的。
即相对论认为:在(运动速度)不同的观测者看来,同一个电荷周围的电场强度是不同的!而如此荒唐的结论在《经典电动力学》中是不会出现的。
但是,各种寻找“绝对静止系”实验的失败使经典电动力学受到重创。
既然《经典电动力学》和《相对论》都认为运动电荷周围的电场和静止电荷周围的电场不同,而且它们给出的“运动电荷周围的电场”的数学公式又一样,这似乎也说明,公式本身是毋庸置疑的。
运动电荷周围的电场为什么会改变(与静止时比)?道理很简单!因为匀速运动的“匀强”电场会产生“恒定的”磁场,而电荷周围的(库仑)电场并非“匀强电场”,因此,匀速运动的电荷必然要产生“变化的”磁场,而该“变化的”磁场必然要产生“感生电场”,而该“感生电场”和电荷周围的“库仑电场”叠加后,正好就是上述公式中的“运动电荷周围的电场”!关键问题是,该公式中的速度V是电荷相对何参照系的速度?该速度V即非相对“绝对静止系”的也非相对“观测者”的,而应该是相对地球的!
下面我们开始研究磁场。
磁场也有两种,即运动电荷产生的“感生磁场”和磁铁周围的磁场。
磁铁的磁场从本质上讲也是“感生磁场”,是由磁铁内部的“环形分子电流”产生的。
我们可以用电磁铁(模型)来代替磁铁。