磁的基本现象
磁极
磁铁中有两块磁性最强的区域,称为 磁极。磁极分为 南极 和 北极。
磁单极子
磁单极子是一种假想的磁体,只有一个磁极。实际上,迄今为止还没有发现磁单极子。
磁偏角
地球的磁场是地球内部的磁性物质产生的,地球的磁极与地球的自转轴不重合,地球的磁极与地理极之间的夹角称为 磁偏角。
安培分子电流假说
分子电流相当于一个基元磁体,当物质中的分子电流规则排列时,物质就具有磁性。
一段段的小电流接续形成一个大的环形电流,从一端看是 $N$ 极,从另一端看是 $S$ 极。
这个假说也能说明不存在磁单极子。因为一个磁极对应一面,存在一面就必然存在另一面。
现代理论表明,分子内电子的运动形成了分子电流,从而产生了物质的磁性。 所有的磁现象都可以归结为运动电荷之间的相互作用,磁力是运动电荷相互作用的表现。
磁场与磁感应强度
与 静止电流之间的相互作用通过电场来传递 一样,运动电荷之间的作用是通过磁场来传递的。
可以表示为: $$\text{运动电荷} \rightleftharpoons \text{磁场} \rightleftharpoons \text{运动电荷}$$
为了定量描述磁场的分布,引入了磁感应强度的概念,用符号 $\boldsymbol{B}$ 表示。
任一电荷收到的作用力是由电场力和磁场力共同决定的,即 $$\boldsymbol{F} = \boldsymbol{F}_e + \boldsymbol{F}_m$$ 其中 $\boldsymbol{F}_e$ 是电场力,与电荷的运动速度无关;$\boldsymbol{F}_m$ 是磁场力,与电荷的运动速度有关。$\boldsymbol{v}$ 的大小和方向不同,$\boldsymbol{F}_m$ 的大小和方向也不同。
$$\boldsymbol{F}_m = q\boldsymbol{v} \times \boldsymbol{B}$$
上式表示的磁力也被称为洛伦兹力 大小为 $$F_m = qvB\sin\theta$$
可以根据右手螺旋定则来判断磁场力的方向。
同时也可以用该式来确定磁感应强度的方向。