3D动画磁场 (地磁场)
从零开始3D maxwell磁场仿真之边界条件
从零开始学习3D MAXWELL之边界条件MAXWELL仿真电磁场的本质还是计算麦克斯维尔方程，所以要定义仿真的边界条件，这样才能得到方程的解。
3D仿真一共有六种求解类型，为静磁场/涡流/瞬态磁场/静电场/传导/瞬态电场。
每一种求解类型都有边界条件。
1，静磁场求解器边界条件默认边界条件示意图如下：（默认边界条件普遍存在于Maxwell 3D仿真的各种求解器中。
正确应用默认边界条件，求解域的设置非常关键。
尼曼边界条件将磁场限定在边界之内。
当磁场较封闭或求解域足够大时，应用尼曼边界条件才会得到相对正确的分析结果。
）磁场边界条件：磁场边界条件指定在求解域表面：1）定义切向方向磁场强度为零的边界条件：选择要添加边界条件的面--增加切线方向磁场强度为零的磁场；2）定义正切磁场边界条件：选择要添加边界条件的面--增加正切磁场--增加X/Y方向的磁场分量值--在坐标系统中定义X/Y矢量或是使用默认值；（正切方向为零，磁场方向与表面垂直）（磁场边界条件，磁场的切向分量被指定为预定义的值，但如果该分量的值被指定为0，则其效果与Zero Tangential H Field相同，磁场与该边界垂直，适用于施加外部磁场，如地磁仿真。
）绝缘边界条件，除电流无法穿过边界以外，其他特性与Neumann边界相同，适用于2个接触导体之间完美绝缘的薄片。
(未添加绝缘边界条件)（添加绝缘边界条件后）对称边界条件：对称边界条件适合几何对称或是磁场对称的结构。
对称边界条件，奇对称（磁力线正切），磁场与边界正切，磁场法向分量为0；偶对称（磁力线垂直），磁场与边界垂直，磁场切向分量为0。
对称边界条件主要用来减少仿真时间，增加计算效率。
匹配边界条件，有主边界（Master）和从边界（Slave）两种，需要配合使用。
偶对称时，Slave边界的磁场被定义为匹配Master边界的幅值和方向。
奇对称时，Slave边界的磁场与Master边界的幅值相同，方向相反。
第二十章第1节 磁现象 磁场 课件(共37张PPT)
磁现象
磁极间相互作用的规律：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。 一些物体在磁体或电流的作用下会获得磁性，这种现象叫作磁化（
magnetization）。许多物体容易磁化。机械手表磁化后，走时不准 ；彩色电视机显像管磁化后，色彩失真；而钢针磁化后，可以用来制 作指南针。你会磁化钢针吗？
磁场
如果把磁针拿到一个磁体附近，它会发生偏转。 磁针和磁体并没有接触，怎么会有力的作用呢？ 这是因为磁体周围存在着一种物质，能使磁针偏 转。这种物质看不见、摸不着，我们把它叫作磁 场（magnetic field）。在物理学中，许多看不 见、摸不着的物质，可以通过它对其他物体的作 用来认识。像磁场这种物质，我们用实验可以感 知它，所以它是确确实实存在的。
磁现象 磁场
磁极：磁体上磁性最强的部分叫磁极。一个磁体无论多么小都有两个磁 极，可以在水平面内自由转动的磁体，静止时总是一个磁极指向南方，另 一个磁极指向北方，指向南的叫作南极（S极），指向北的叫作北极（N 极）。同性磁极相互排斥、异性磁极相互吸引。简称同极相斥，异极相吸 。利用磁体的这一性质可以判断一个物体是否带有磁性。 磁化：一些没有磁性的物体在磁体或电流的作用下会显现磁性，这种现 象叫作磁化。像铁、钴、镍及其合金等能够直接或间接产生磁性的物质， 叫作磁性材料。
第二十章 电与磁
第1节
磁现象 磁场
复习引入
电压越高越危险 常见的触电事故 安全用电原则 注意防雷
新课引入
公元843年，在茫茫的大海上，一只帆船正在日夜不停地航行， 没有航标、没有明确的航道。船上一些聪明的中国人利用手中仪 器指示的方向，开辟了从浙江温州到达日本嘉值岛的航线。这个 神奇的仪器，就是罗盘。罗盘即平常我们说的指南针，它是我国 古代的四大发明之一。
地磁场及其基本要素
第一节地磁场及其基本要素地磁场：地球周围存在的磁场。
地磁场三要素: 磁感应强度磁偏角磁倾角磁感应强度为某地点的磁力大小的绝对值，（磁场强度）是一个具有方向（磁力线方向）和大小的矢量一般在磁两极附近磁感应强度大（约为60μT（微特拉斯）；在磁赤道附近最小（约为30μT ）磁偏角是磁力线在水平面上的投影与地理正北方向之间形成的夹角，即磁子午线与地理子午线之间的夹角。
磁偏角的大小各处都不相同。
在北半球，如果磁力线方向偏向正北方向以东称为东偏，偏向正北方向以西称为西偏。
我国东部地区磁偏角为西偏，甘肃酒泉以西地区为东偏。
磁轴与地球自转轴的夹角现在约为11.5度，1980年实测的磁北极位于北纬78.2度、西经102.9度（加拿大北部），磁南极位于南纬65.5度，东经139.4度（南极洲）。
长期观测证实，地磁极围绕地理极附近进行着缓慢的迁移。
磁倾角是指磁针北端与水平面的交角。
通常以磁针北端向下为正值，向上为负值。
地球表面磁倾角为零度的各点的连线称为地磁赤道；由地磁赤道到地磁北极，磁倾角由0°逐渐变为+90°；由地磁赤道到地磁南极，磁倾角由0°变成-90°。
地球的磁场强度矢量余地磁要素地磁倾角（二）地磁场的组成地磁场由基本磁场、变化磁场和磁异常三个部分组成。
在地球中心假定的磁柱被称为磁偶极子，由它产生的偶极子磁场占地磁场成分的95%以上，是构成稳定地磁场的主体，即地球的基本磁场。
基本地磁场的强度在地表附近较强，向上在空气中逐渐减弱。
说明它主要为地内因素所控制。
变化磁场表现为日变化、年变化、多年(短周期或长周期)变化以及突发性变化主要由于来自地球外部的带电粒子的作用（非偶极磁场，叠加在基本磁场上）太阳是这些带电粒子流的主要来源，而当它的表面出现黑子、耀斑(活动特别强烈的区域)并正对着地球时，便会把大量带电的粒子抛向地球，使迭加在基本磁场上的变化磁场突然增强，使地磁场发生大混乱，出现磁暴。
1690-2000年地磁场能量的三维分布及其长期变化
地球磁场
地球磁场目录概述形成原因发现分布与变化规律倒转原因特性地球磁场The Earth magnetic field[编辑本段]概述地球磁场言是偶极型的，近似于把一个磁铁棒放到地球中心，使它的N极大体上对着南极而产生的磁场形状。
当然，地球中心并没有磁铁棒，而是通过电流在导电液体核中流动的发电机效应产生磁场的。
地球磁场不是孤立的，它受到外界扰动的影响，宇宙飞船就已经探测到太阳风的存在。
太阳风是从太阳日冕层向行星际空间抛射出的高温高速低密度的粒子流，主要成分是电离氢和电离氦。
因为太阳风是一种等离子体，所以它也有磁场，太阳风磁场对地球磁场施加作用，好像要把地球磁场从地球上吹走似的。
尽管这样，地球磁场仍有效地阻止了太阳风长驱直入。
在地球磁场的反抗下，太阳风绕过地球磁场，继续向前运动，于是形成了一个被太阳风包围的、彗星状的地球磁场区域，这就是磁层。
地球磁层位于地面600～1000公里高处，磁层的外边界叫磁层顶，离地面5～7万公里。
在太阳风的压缩下，地球磁力线向背着太阳一面的空间延伸得很远，形成一条长长的尾巴，称为磁尾。
在磁赤道附近，有一个特殊的界面，在界面两边，磁力线突然改变方向，此界面称为中性片。
中性片上的磁场强度微乎其微，厚度大约有1000公里。
中性片将磁尾部分成两部分：北面的磁力线向着地球，南面的磁力线离开地球。
1967年发现，在中性片两侧约10个地球半径的范围里，充满了密度较大的等离子体，这一区域称作等离子体片。
当太阳活动剧烈时，等离子片中的高能粒子增多，并且快速地沿磁力线向地球极区沉降，于是便出现了千姿百态、绚丽多彩的极光。
由于太阳风以高速接近地球磁场的边缘，便形成了一个无碰撞的地球弓形激波的波阵面。
波阵面与磁层顶之间的过渡区叫做磁鞘，厚度为3～4个地球半径。
地球磁层是一个颇为复杂的问题，其中的物理机制有待于深入研究。
磁层这一概念近来已从地球扩展到其他行星。
甚至有人认为中子星和活动星系核也具有磁层特征。
从零开始3Dmaxwell磁场仿真之边界条件
从零开始3Dmaxwell磁场仿真之边界条件从零开始学习3D MAXWELL之边界条件MAXWELL仿真电磁场的本质还是计算麦克斯维尔⽅程，所以要定义仿真的边界条件，这样才能得到⽅程的解。
3D仿真⼀共有六种求解类型，为静磁场/涡流/瞬态磁场/静电场/传导/瞬态电场。
每⼀种求解类型都有边界条件。
1，静磁场求解器边界条件默认边界条件⽰意图如下：（默认边界条件普遍存在于Maxwell 3D仿真的各种求解器中。
正确应⽤默认边界条件，求解域的设置⾮常关键。
尼曼边界条件将磁场限定在边界之内。
当磁场较封闭或求解域⾜够⼤时，应⽤尼曼边界条件才会得到相对正确的分析结果。
）磁场边界条件：磁场边界条件指定在求解域表⾯：1）定义切向⽅向磁场强度为零的边界条件：选择要添加边界条件的⾯--增加切线⽅向磁场强度为零的磁场；2）定义正切磁场边界条件：选择要添加边界条件的⾯--增加正切磁场--增加X/Y⽅向的磁场分量值--在坐标系统中定义X/Y⽮量或是使⽤默认值；（正切⽅向为零，磁场⽅向与表⾯垂直）（磁场边界条件，磁场的切向分量被指定为预定义的值，但如果该分量的值被指定为0，则其效果与Zero Tangential H Field相同，磁场与该边界垂直，适⽤于施加外部磁场，如地磁仿真。
）绝缘边界条件，除电流⽆法穿过边界以外，其他特性与Neumann边界相同，适⽤于2个接触导体之间完美绝缘的薄⽚。
(未添加绝缘边界条件)（添加绝缘边界条件后）对称边界条件：对称边界条件适合⼏何对称或是磁场对称的结构。
对称边界条件，奇对称（磁⼒线正切），磁场与边界正切，磁场法向分量为0；偶对称（磁⼒线垂直），磁场与边界垂直，磁场切向分量为0。
对称边界条件主要⽤来减少仿真时间，增加计算效率。
匹配边界条件，有主边界（Master）和从边界（Slave）两种，需要配合使⽤。
偶对称时，Slave边界的磁场被定义为匹配Master边界的幅值和⽅向。
奇对称时，Slave边界的磁场与Master边界的幅值相同，⽅向相反。
地球物理学中的地磁场研究与应用
地球物理学中的地磁场研究与应用地球磁场是指地球周围的一个强烈的磁场，它是由地球内部的液态金属外核的运动所产生的。
地球磁场不仅对地球自身的生命环境产生了重要影响，而且对于人类的许多科技应用也起到了不可或缺的作用。
本文主要介绍地球物理学中地磁场的研究和应用。
一、地球磁场研究的重要性地球磁场的研究可以为我们揭示地球内部结构和演化历史提供重要线索。
例如，通过观测地球磁场的变化可以揭示地球内部不同层次的物质运动情况，了解地球的热成像动力学流体力学，以及揭示其冷却过程和热传递机制。
同时，地球磁场的研究还能够为我们的日常生活、导航、通信和卫星运作等提供必须的帮助。
二、地球磁场的测量方法目前，测量地球磁场主要有三种方法：第一种是使用磁力计来测量地球磁场的强度和方向，这种方法的精度较高，但只能在相对静止的情况下使用；第二种是地基测量方法，通过在地面上布设磁力计或磁变仪网络，来获得地球磁场的大范围的分布情况和变化趋势；第三种是使用卫星测量方法，通过在卫星上安装磁力计，来测量地球磁场的全球分布和变化。
三、地球磁场的应用1. 导航定位地磁场与地球的自转轴存在一定的倾斜角度（大约11.5度），这导致了地球不同地区的地磁场方向不同。
现代导航系统使用地磁场可以为用户提供高精度的导航信息和定位服务。
例如，英国国防部开发的欧洲卫星导航系统（Galileo）就采用了地磁定位技术。
2. 空间天气预报地球磁场的变化能够影响地球上空的电离层和磁层，从而会引发太阳风暴和地球磁暴等现象。
这些现象会对通讯、电力网络和卫星系统等产生干扰和破坏。
因此，研究地球磁场的变化可以帮助我们更好地预测和应对这些影响，提高人类的生产和生活质量。
3. 研究地球磁极漂移地球磁极是指地球磁场的两个极点，它们之间的连线大致与地球自转轴平行。
然而，地球磁极不是固定不变的，它会随着时间的推移，发生漂移和变化。
这种漂移和变化会对人类活动产生特定的影响，例如，地球磁极的漂移会影响飞机和火车的导航和定向，同时也会影响洛阳当地的矿区和矿产检测。
初中物理磁场小动画教案
初中物理磁场小动画教案1. 课题名称：初中物理磁场小动画教案2. 课时安排：2课时（90分钟）3. 教学对象：初中一年级学生4. 教学目标：（1）知识与技能：让学生了解磁场的概念，掌握磁场的方向性，了解磁感线的特点及作用。
（2）过程与方法：通过观察实验和动画，培养学生的观察能力、思考能力和动手能力。
（3）情感态度与价值观：激发学生对物理学科的兴趣，培养学生的探究精神和合作意识。
二、教学内容1. 磁场概念：磁场是一种特殊物质，存在于磁体周围，能使磁针偏转。
2. 磁场方向：磁场具有方向性，磁场中的某一点，小磁针的N极指向该点的方向为该点的磁场方向。
3. 磁感线：磁感线是用来形象描述磁场分布的线条，从磁体的N极出发，回到S极。
磁感线越密集，磁场越强。
4. 地磁场：地球本身是一个大磁体，地磁场对放入其中的磁体产生磁力作用。
三、教学过程第一课时：1. 导入新课：通过展示中国古代四大发明之一的指南针，引导学生思考指南针的原理，引出磁场概念。
2. 实验观察：让学生观察磁铁吸引铁屑的实验，感受磁场的存在。
3. 讲解磁场方向：通过实验和动画，讲解磁场方向的规定，让学生理解磁场具有方向性。
4. 学习磁感线：介绍磁感线的概念和特点，让学生了解磁感线的作用。
第二课时：1. 复习磁场概念：复习上一课时所学的磁场概念，巩固学生对磁场的认识。
2. 实验探究：让学生进行分组实验，观察磁体间的相互作用，探究磁极间的相互作用规律。
3. 学习地磁场：介绍地球周围的地磁场，让学生了解地磁场的基本知识。
4. 总结与拓展：对本节课的内容进行总结，提出问题，激发学生的思考和探究兴趣。
四、教学评价1. 课堂问答：检查学生对磁场概念、磁场方向、磁感线和地磁场的掌握情况。
2. 实验报告：评估学生在实验中的观察、思考和动手能力。
3. 课后作业：布置有关磁场和磁感线的练习题，巩固所学知识。
五、教学资源1. 实验器材：条形磁铁、铁屑、小磁针、磁感线模型等。