磁與磁場
磁場(magnetic field)
磁場是環繞在磁鐵或流動電流周圍的一種看不見的影響力,正是它讓指南針的針轉向北方,讓兩塊磁鐵不必碰觸就能吸在一起或彼此推開。在一張蓋著條形磁鐵的紙上撒些鐵屑,它們會排成一圈圈優美的曲線:你看到的就是磁場的地圖。它回答的問題是:一塊磁鐵或一段電流,如何能穿越空無一物的空間去推動另一塊?
磁場是一個向量(vector),記作 B,它為空間中每一點指定一個大小與一個方向。它的方向就是一根小指南針在該處會指的方向(從針的指北端算起),它的大小則衡量磁性推力的強弱。國際單位是特斯拉(T);日常常用的較小單位「高斯(gauss)」等於 0.0001 T。1 T 的磁場非常強(相當於 MRI 磁鐵),而地球磁場只約 0.00005 T。磁場是用它所施的力來定義的:以速度 v 運動、帶電量 q 的電荷會受到力 F = q v B sin(theta),其中 theta 是 v 與 B 的夾角。
磁場由運動中的電荷(也就是電流)以及像電子這類粒子本身的內稟磁性所產生;不存在像電荷那樣單獨的「磁荷」。磁力線永遠形成封閉的迴圈(既不會開始也不會結束):在磁鐵外部由北極繞向南極,在磁鐵內部再穿回去接起來。磁力線越密集的地方,磁場就越強。
把指南針拿到條形磁鐵附近:針會轉動以對齊磁場方向。在磁場強的磁極附近,針會猛烈擺動;在磁場弱的遠處,針幾乎不動。
指南針的針就是一枚小磁鐵,它顯示出當地磁場 B 的方向。
磁力只作用在運動中的電荷(與電流)上;靜止在磁場中的電荷完全不受磁力。這一點使磁場 B 與電場非常不同。
又称
另见