磁場(Magnetic Field)

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磁場(Magnetic Field)
台中縣立中港高級中學物理科王尊信老師/國立彰化師範大學物理學系洪連輝教授責任編輯

磁場就是在磁極或電流附近的一種向量,因為它是一種超距力,所以法拉第利用磁力線的概念來描述這種場的作用。它可以對電荷或磁性物質產生作用,因此當磁性物質放置在磁場中,它可以產生與磁場方向相同或相反方向的作用,稱為磁感應現象。


定量上,我們稱:一庫侖的電荷以1m/s的速度在磁場中運動,受力為1牛頓時的磁場稱為1特士拉(Tesla),
它是應用以下公式:

在高中,我們用B來代表磁場,但是到了大學的工科電磁學,我們會用H來取代表B來代表磁場,而B則會變成磁感應(magnetic induction),也有人直接稱呼為B-field與H-field。
兩者之間的關係為: H = B ⁄ μ,μ代表磁導率。
或可整理為下表:

下圖是常見的條型磁鐵的鐵粉分布圖,常被用來代表磁場的大小,我們可以發現:條型磁鐵的兩極部分磁場較強,中間部分磁場較弱,這是因為中間部分等量分布N極與S極,所以磁場幾乎為零,而在N極,N極分布量比S極多,故表現出來為淨N極,S極則反之。

除了用鐵粉以外,我們也常用磁針來表示磁場,如下圖所示。磁N極所指的方向即為該點的磁場方向。我們還常利用地磁來測量電流產生的磁場,磁針偏轉角度愈大,代表該點電流產生的磁場也愈大。由下圖我們也可以得知:條型磁鐵的磁場方向為從N極出發而終止於S極。

帶電粒子在磁場中運動,會受到電磁力的作用而偏向,如下圖所示,而正電核運動方向恰與負電荷運動方向相反。
 
磁場對面積積分代表磁力線的條數,可以用磁通量來表示。當磁通量有變化時,就會產生感應電動勢,這一部分請參照法拉第定律。地球磁場如下圖所示,是S極在北方,N極在南方,所以地磁是由南指向北,地磁又可以分成:磁傾角、磁偏角與水平磁強。

參考資料: http://en.wikipedia.org/wiki/Magnetic_field

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