关于磁场的
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发布时间：2022-04-22 08:53
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时间：2023-08-13 07:24
超导或者采用其他技术产生的强磁场是自然界没有的一种高能物理场，在这种高能场中，将发生许多奇特的现象。例如，水的变形，非导磁的木材、水滴、塑料、虫子、草莓等物质在超强磁场（5 T以上）中将悬浮起来；金属凝固过程中，晶粒将发生转动，进而融合，形成类似单晶的组织；此外，强磁场对凝固过程的成核过程也产生显著的影响，起到细化晶粒的作用。鉴于强磁场这些奇妙的效应，国外发达国家如日本、法国等对强磁场下材料制备给予了极大的关注，日本有关这一领域的五年研究计划已于2001年启动。国内国家自然科学基金委今年的重点项目指南中，将这一领域列入指南。超强磁场的作用可以直接达到原子尺度，因此，它对众多领域的影响是极为深远的。在纳米材料制备领域中，纳米材料形状和性能的控制是非常关键的问题。而利用超强磁场极强的磁力作用，有可能控制液相法制备纳米材料的成核过程，它可以控制纳米颗粒朝某一优先方向生长，从而获得高度各向异性的纳米材料。此外，在这种各向异性纳米材料成型时，超强磁场的作用可以使纳米粉体在烧结过程中仍能保持很高的各向异性，而这是采用其它方法难以达到的。此外，超强磁场极强的能量还可以引起纳米材料晶格的崎变，从而为制备高性能的纳米材料提供了一个非常好的条件。磁化学的研究一直是化学化工工作者致力研究的领域，然而自二十世纪六十年代以前的近四十年中，人们只能获得0.1—1 T左右的磁场，在这种强度的磁场下，磁场对化学反应的影响几乎可以忽略，由于磁场对物质体系能量的影响随着磁场强度的平方呈正比增加，因此，在10 T－20 T甚至100 T的超强磁场下，磁场对化学反应体系的影响已经到了非常显著的地步，甚至可以影响到化学反应的反应热、PH值、化学反应进行的方向、反应速率、活化能、熵等诸多方面。目前，超导强磁体的口径达到直径100 mm，这已经相当于化学化工工业常见管道的直径，因此，开展这一领域的研究的应用前景是非常明显的。在光、磁、电等物理领域，研究过程离不开特殊材料，如磁光材料、光学晶体、光纤、多功能膜、磁性材料、导电材料等。而超强磁场可对这些材料的制备过程产生重要的影响。有关这一领域的研究远未深入。另外，超强磁场对高分子材料、电子材料的影响也是非常重要的领域。生物工程领域中，生物组织、基因的突变是一个重要的研究方向。已有研究表明，超强磁场对生物体的组织、生化反应、生长过程、基因、细菌的新陈代谢等均能产生显著的影响，开展超强磁场下生物工程的研究，对提升生物领域的研究水平和影响力，具有重要的意义。
磁场基本性质
（一）磁场
1、磁场：磁场是存在于磁体、运动电荷周围的一种物质．它的基本特性是：对处于其中的磁体、电流、运动电荷有力的作用．
2、磁现象的电本质：所有的磁现象都可归结为运动电荷之间通过磁场而发生的相互作用．
（二）磁感线
为了描述磁场的强弱与方向，人们想象在磁场中画出的一组有方向的曲线．
1、疏密表示磁场的强弱．
2、每一点切线方向表示该点磁场的方向，也就是磁感应强度的方向．
3、是闭合的曲线，在磁体外部由N极至S极，在磁体的内部由S极至N极．磁线不相切不相交。
4、匀强磁场的磁感线平行且距离相等．没有画出磁感线的地方不一定没有磁场．
5、安培定则：拇指指向电流方向，四指指向磁场的方向．注意这里的磁感线是一个个同心圆，每点磁场方向是在该点的切线方向。
三）磁感应强度
1、磁场的最基本的性质是对放入其中的电流或磁极有力的作用，电流垂直于磁场时受磁场力最大，电流与磁场方向平行时，磁场力为零。
2、在磁场中垂直于磁场方向的通电导线受到的磁场力F跟电流强度I和导线长度L的乘积IL的比值，叫做通电导线所在处的磁感应强度．
①表示磁场强弱的物理量．是矢量．
②大小： （电流方向与磁感线垂直时的公式）．
③方向：左手定则：是磁感线的切线方向；是小磁针N极受力方向；是小磁针静止时N极的指向．不是导线受力方向；不是正电荷受力方向；也不是电流方向．
④单位：牛/安米，也叫特斯拉，国际单位制单位符号T．
⑤点定B定：就是说磁场中某一点定了，则该处磁感应强度的大小与方向都是定值．
⑥匀强磁场的磁感应强度处处相等．
⑦磁场的叠加：空间某点如果同时存在两个以上电流或磁体激发的磁场，则该点的磁感应强度是各电流或磁体在该点激发的磁场的磁感应强度的矢量和，满足矢量运算法则。
（四）磁通量与磁通密度
1、磁通量Φ：穿过某一面积磁力线条数，是标量．
2、磁通密度B：垂直磁场方向穿过单位面积磁力线条数，即磁感应强度，是矢量．
3、二者关系：B＝Φ/S（当B与面垂直时），Φ＝BScosθ，Scosθ为面积垂直于B方向上的投影，θ是B与S法线的夹角．
磁场对电流的作用
（一）安培力
1、安培力：通电导线在磁场中受到的作用力叫做安培力．
说明：磁场对通电导线中定向移动的电荷有力的作用，磁场对这些定向移动电荷作用力的宏观表现即为安培力．
2、安培力的计算公式：F＝BILsinθ（θ是I与B的夹角）；通电导线与磁场方向垂直时，即θ＝90°，此时安培力有最大值；通电导线与磁场方向平行时，即θ＝0°，此时安培力有最小值，F=0N；0°＜B＜90°时，安培力F介于0和最大值之间。
3、安培力公式的适用条件：
①公式F＝BIL一般适用于匀强磁场中I⊥B的情况，对于非匀强磁场只是近似适用（如对电流元），但对某些特殊情况仍适用．
如图所示，电流I1//I2，如I1在I2处磁场的磁感应强度为B，则I1对I2的安培力F＝BI2L，方向向左，同理I2对I1，安培力向右，即同向电流相吸，异向电流相斥．
②根据力的相互作用原理，如果是磁体对通电导体有力的作用，则通电导体对磁体有反作用力．两根通电导线间的磁场力也遵循牛顿第三定律．
（二）左手定则
1、用左手定则判定安培力方向的方法：伸开左手，使拇指跟其余的四指垂直且与手掌都在同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，并使四指指向电流方向，这时手掌所在平面跟磁感线和导线所在平面垂直，大拇指所指的方向就是通电导线所受安培力的方向．
2、安培力F的方向既与磁场方向垂直，又与通电导线垂直，即F跟BI所在的面垂直．但B与I的方向不一定垂直．
3、安培力F、磁感应强度B、电流I三者的关系
①已知I、B的方向，可惟一确定F的方向；
②已知F、B的方向，且导线的位置确定时，可惟一确定I的方向；
③已知F、I的方向，磁感应强度B的方向不能惟一确定．
4、由于B、I、F的方向关系常是在三维的立体空间，所以求解本部分问题时，应具有较好的空间想象力，要善于把立体图画变成易于分析的平面图，即画成俯视图，剖视图，侧视图等．
【规律方法】
磁场基本性质
【例1】根据安培假说的物理思想：磁场来源于运动电荷．如果用这种思想解释地球磁场的形成，根据地球上空并无相对地球定向移动的电荷的事实．那么由此推断，地球总体上应该是：（A）
A. 带负电； B. 带正电；
C. 不带电； D. 不能确定
希望这些能够帮助到您，望采纳谢谢！！！
