磁場

在電磁學裏 ， 磁石 、 磁鐵 、 電流及時變電場 ， 都會產生磁場 。 處於磁場中的磁性物質或電流 ， 會因爲磁場的作用而感受到磁力 ， 因而顯示出磁場的存在 。 磁場是一種向量場 ； 磁場在空間裏的任意位置都具有方向和數值大小更精確地分類 ， 磁場是一種贗矢量 。 力矩和角速度也是準向量 。 當座標被反演時 ， 準向量會保持不變 。 。 磁鐵與磁鐵之間 ， 透過各自產生的磁場 ， 互相施加作用力和力矩於對方 。 運動中的電荷亦會產生磁場 。 磁性物質產生的磁場可以用電荷運動模型來解釋基本粒子 ， 像電子或正子等等 ， 會產生自己內有的磁場 ， 這是一種相對論性效應 ， 並不是因爲粒子運動而產生的 。 但是 ， 對於大多數狀況 ， 這磁場可以模想爲是由粒子所載有的電荷因爲旋轉運動而產生的 。 因此 ， 這相對論性效應稱爲自旋 。 磁鐵產生的磁場主要是由內部未配對電子的自旋形成的 。 。 當施加外磁場於物質時 ， 磁性物質的內部會被磁化 ， 會出現很多微小的磁偶極子 。 磁化強度估量物質被磁化的程度 。 知道磁性物質的磁化強度 ， 就可以計算出磁性物質本身產生的磁場 。 產生磁場需要輸入能量 ， 當磁場被湮滅時 ， 這能量可以再回收利用 ， 因此 ， 這能量被視爲儲存於磁場 。 電場是由電荷產生的 。 電場與磁場有密切的關係 ； 時變磁場會生成電場 ， 時變電場會生成磁場 。 馬克士威方程組描述電場 、 磁場 、 產生這些向量場的電流和電荷 ， 這些物理量之間的詳細關係 。 根據狹義相對論 ， 電場和磁場是電磁場的兩面 。 設定兩個參考系A和B ， 相對於參考系A ， 參考系B以有限速度移動 。 從參考系A觀察爲靜止電荷產生的純電場 ， 在參考系B觀察則成爲移動中的電荷所產生的電場和磁場 。 在量子力學中 ， 科學家認爲 ， 純磁場與純電場是虛光子所造成的效應 。 以標準模型的術語來表達 ， 光子是所有電磁作用的顯現所依賴的媒介 。 對於大多數案例 ， 不需要這樣微觀的描述 ， 在本文章內陳述的簡單經典理論就綽綽有餘了 ； 在低場能量狀況 ， 其中的差別是可以忽略的 。 在古今社會里 ， 很多對世界文明有重大貢獻的發明都涉及到磁場的概念 。 地球能夠產生自己的磁場 ， 這在導航方面非常重要 ， 因爲指南針的指北極準確地指向位置在地球的地理北極附近的地磁北極 。 電動機和發電機的運作機制是倚賴磁鐵轉動使得磁場隨著時間而改變 。 通過霍爾效應 ， 可以給出物質的帶電粒子的性質 。 磁路學專門研討 ， 各種各樣像變壓器一類的電子元件 ， 其內部磁場的相互作用 。