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磁力线的实质是什么？

无尾熊宝妈 2024-06-17 08:14:34
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磁力线的实质是教学工具，帮助人类直观地理解磁场。图示：地球的磁场庇佑了地球上的生命演化历程，但地磁场在发生周期性的南北极翻转，在翻转期间地磁场的强度将降到最小值。人类是一种眼见为实的动物，因此在历史上第一次发现电磁场这种无法眼见的东西时，聪明的法拉第利用铁屑在磁场中的排列，发明了用磁力线表达磁场的方法，这个方法沿用至今。图示：法拉第发明了用铁屑表示磁场的形象演示法而且它还能形象的表示出磁场的强弱呢。如果铁屑形成很多线，并且线和线之间的间隙很小，那就代表磁场很强。如果铁屑形成的线条相距较远并且线条不多，那么磁场较弱。图示：铁屑排列的线的数量和线之间的间距，能暗示磁场的强弱磁场线或磁力线类似于地形图上的等高线，因为它们都在表示某种连续不变的东西，并且不同的映射比例也将显示更多或更少的线。使用磁力线作为磁场的形象表示是有利的。许多磁性（和电磁）定律因此可以使用简单的概念来进行完整而简明地陈述，例如穿过某个表面的磁力线的“数量”等，这些概念都可以快速转换为相应的数学形式，帮助理解。图示：磁通量的形象表示和数学计算，变得方便易懂。但实际上，真实的磁场本身当然并不存在什么线，更好的类比并不是线，而是如阴影那样的渐变，用光影变幻来表示磁场可能更合乎实际情况，在磁场场强大的地方，阴影更重，磁场强度小的地方则阴影变淡。现在，我们知道用铁屑来演示磁场具有一些潜在的弊端。1、它只能演示一个二维平面，但磁场其实是一个三维的球状场2、铁屑的存在并在磁场诱导下进行的排列本身就会改变原有的磁场磁场：磁场的本质是电荷的运动。因此通常用电磁场来称呼它比较合适，磁场存在于移动的电荷周围，静止状态的电荷仅存在电场，称为静电场。图示：静止电荷间的关系，同性电荷相互排斥，异性电荷互相吸引。电场线就是模拟磁力线画出来的。事实证明，当电荷开始运动时，它就开始产生磁场。并且电荷沿着导体移动的速度越快，该电荷周围的磁场强度就越大。此外，磁场还具有方向性，方向相同的磁场可以相互叠加，方向相反的磁场会相互抵消。简单说就是， 电荷移动得越快，同向运动的电荷数量越多，这些电荷周围的电磁场就越强。现在我们就可以理解，当直流电流过的普通的铜线圈时，铜线圈周围就会出现磁场，并且线圈的匝数越多，通过它的电流越大，其周围的磁场强度就会越大。而更重要的是，这一过程还可以颠倒过来，如果线圈中有运动的磁场，那么它也可以转换成电流！这大概是人类历史上最重要的发现，让我们可以摆脱化学电池，而利用电磁感应现象，直接将机械能转换为非常有用的电能。图示：线圈和电流计，当一块磁铁穿过线圈时，产生感应电流，通过电磁转换，部分机械能转变为电能。那么永磁体又是怎么产生出磁场的呢？永磁体的磁场同样来自电荷的运动，它们直接由构成原子的电子的运动产生并维持。更多的内容就不详细阐释了，那已经是一个新的问题。欢迎关注，谢谢点赞 20210311
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