電流、運動電荷、磁體或變化電場周圍空間裏存在的一種特殊形態的物質,其基本特性是對場中運動帶電粒子施加力,或對場中有磁矩的粒子及物體施加轉矩。因此,可根據這一點來描述磁場。描述磁場的基本物理量是磁感應強度B,它是個向量,其大小和方向可根據運動電荷受到的力f所遵從的洛倫茲力公式fqqv×B確定,也可根據磁矩m在磁場中受到力矩M的公式M=m×B確定。磁感應強度的單位是特斯拉(T),另一個常用的單位是高斯(Gs或G),1Gs=10-4T。

  磁場是個無散度有旋度的矢量場,磁場可以用磁力線形象地圖示,磁場的磁力線是一些無源的閉合曲線組成的曲線族。恒定電流(直流)或靜止永磁體產生的磁場,大小和方向都不隨時間改變,稱為恒定磁場,或稱靜磁場。交變電流或運動永磁體產生的磁場,大小和(或)方向隨時間改變,稱為交變磁場(磁場大小和方向都改變)或脈動磁場(磁場隻有大小改變而方向不變)。

  直接或間接的觀測表明:地球、天體和星際空間都存在著強度極為不同的磁場,人體的一些組織和器官也會由於生命活動而產生強度不同的微弱磁場。由於人體磁場本身很微弱,遠低於環境磁場,因此測量人體磁場既需要高靈敏度的磁強計,如超導量子幹涉式磁強計,質子旋進式磁強計、光泵式磁強計和磁通門式磁強計等,又需要高屏蔽因數的磁屏蔽室(見電磁屏蔽),或者采用高靈敏度的梯度式磁強計,可以在無磁屏蔽的情況下測量微弱的近源磁場。

  在實際應用中,一般采用電磁體或永磁體(見磁體)產生恒定磁場(最高約2~3T),采用電磁體或空心線圈(螺線管)產生交變磁場(常用約109~0.5T),采用超導磁體產生恒定強磁場(目前最高約20T);采用脈沖放電和低電感線圈產生脈沖(持續時間約為幾微秒至幾毫秒)強磁場(約10~102T);采用爆炸式壓縮磁通方法產生瞬時(約微秒或更短)超強磁場 (約102103T)。測量磁場的方法,一般根據所測磁場的范圍和精度等要求,采用各種依賴於磁場強度的物理(磁)效應(見磁測量)。

  磁場不但普遍存在,而且在現代生產技術和人類生活中都有著廣泛的重要應用。例如:①利用電磁感應的發電技術中需要磁場,它在機械能或熱能有效地轉變為電能的過程中起著重要的作用;②在控制帶電粒子運動的高能加速器、磁約束高溫等離子體(熱核聚變)裝置和微波電子管(如磁控管、行波管、返波管等)中磁場具有重要地位,正是磁場對運動的帶電粒子的控制作用,奠定瞭這些裝置和器件獲得成功的基礎;③磁場使處於其中的載流導體受到力的作用,電動機、磁電式儀表和揚聲器(喇叭)等都是利用這一磁場效應制成的;④非均勻磁場使磁性不同的物體受到大小和方向不同的力作用,是磁力分離(包括高梯度磁分離)的物理基礎。這種磁分離技術已廣泛應用於選礦,煤中除硫,陶瓷原料中除鐵,水中除細菌、病毒和有毒物質,分離紅白血球等等。變化的電場產生磁場,變化的磁場又產生電場,電場和磁場相互聯系以波的形式在空間傳播(見電磁波)。

  

參考書目

 吳大猷著:《電磁學》,科學出版社,北京,1983。

 趙凱華、陳熙謀編:《電磁學》,人民教育出版社,北京,1978。