磁场是如何形成的 磁场的特点和应用

磁场是一种看不见、摸不着的特殊物质，磁场不是由原子或分子组成的，但磁场是客观存在的。那形成磁场的条件有哪些呢?下面就让小编来给你科普一下磁场是如何形成的。

磁场形成的原因

由于经典物理中至今还拒绝使用基本粒子的概念来研究磁场问题，致使电磁学和电动力学都将产生磁场的原因定义为点电荷的定向运动，并将磁铁的成因解释为磁畴。现代物理证明，任何物质的终极结构组成都是电子(带单位负电荷)，质子(带单位正电荷)和中子(对外显示电中性)。点电荷就是含有过剩电子(带单位负电荷)或质子(带单位正电荷)的物质点，因此电流产生磁场的原因只能归结为运动电子产生磁场。

一个静止的电子具有静止电子质量和单位负电荷，因此对外产生引力和单位负电场力作用。当外力对静止电子加速并使之运动时，该外力不但要为电子的整体运动提供动能，还要为运动电荷所产生的磁场提供磁能。可见，磁场是外力通过能量转换的方式在运动电子内注入的磁能物质。电流产生磁场或带负电的点电荷产生磁场都是大量运动电子产生磁场的宏观表现。

同样道理，由一个运动的带正电的点电荷所产生的磁场，是其中过剩的质子从外力所获取的磁能物质的宏观体现。但其磁能物质又分别依附于其中带有电荷的夸克。

传递运动电荷或电流之间相互作用的物理场，由运动电荷或电流产生，同时对产生场中其它运动电荷或电流发生力的作用。磁场是物质的一种形态。

磁铁与磁铁之间，通过各自产生的磁场，互相施加作用力和力矩于对方。运动中的电荷会产生磁场。磁性物质产生的磁场可以用电荷运动模型来解释。

电场是由电荷产生的。电场与磁场有密切的关系;有时磁场会生成电场，有时电场会生成磁场。麦克斯韦方程组可以描述电场、磁场、产生这些矢量场的电流和电荷，这些物理量之间的详细关系。根据狭义相对论，电场和磁场是电磁场的两面。设定两个参考系A和B，相对于参考系A，参考系B以有限速度移动。从参考系A观察为静止电荷产生的纯电场，在参考系B观察则成为移动中的电荷所产生的电场和磁场。

磁场的基本特点

与电场相仿，磁场是在一定空间区域内连续分布的向量场，描述磁场的基本物理量是磁感应强度矢量B ，也可以用磁感线形象地表示。然而，作为一个矢量场，磁场的性质与电场颇为不同。

运动电荷或变化电场产生的磁场，或两者之和的总磁场，都是无源有旋的矢量场，磁力线是闭合的曲线簇，不中断，不交叉。换言之，在磁场中不存在发出磁力线的源头，也不存在会聚磁力线的尾闾，磁力线闭合表明沿磁力线的环路积分不为零，即磁场是有旋场而不是势场(保守场)，不存在类似于电势那样的标量函数。

在量子力学里，科学家认为，纯磁场(和纯电场)是虚光子所造成的效应。以标准模型的术语来表达，光子是所有电磁作用的显现所依赖的媒介。在低场能量状况，其中的差别是可以忽略的。

磁场的主要功能

磁场是对放入其中的磁体有磁力的作用的物质叫做磁场，磁场的基本特征是能对其中的运动电荷施加作用力，即通电导体在磁场中受到磁场的作用力。磁场对电流、对磁体的作用力或力距皆源于此。而现代理论则说明，磁力是电场力的相对论效应，受到磁性影响的区域,显示出穿越该区域的电荷或置于该区域中的磁极会受到机械力的作用。

当施加外磁场于物质时，磁性物质的内部会被磁化，会出现很多微小的磁偶极子。磁化强度估量物质被磁化的程度。知道磁性物质的磁化强度，就可以计算出磁性物质本身产生的磁场。创建磁场需要输入能量。当磁场被湮灭时，这能量可以再回收利用，因此，这能量被视为储存于磁场。

磁体周围存在磁场，磁体间的相互作用就是以磁场作为媒介的。电流、运动电荷、磁体或变化电场周围空间存在的一种特殊形态的物质。由于磁体的磁性来源于电流，电流是电荷的运动，因而概括地说，磁场是由运动电荷或变化电场产生的。

磁感应强度是用来表示磁场的强弱和方向的物理量，是矢量，单位:(T)，1T=1N/A?m。对放入其中的小磁针有磁力的作用的物质叫做磁场。磁场是一种看不见，而又摸不着的特殊物质。

磁场的应用领域

磁现象是最早被人类认识的物理现象之一，指南针是中国古代一大发明。磁场是广泛存在的，地球，恒星(如太阳)，星系(如银河系)，行星、卫星，以及星际空间和星系际空间，都存在着磁场。为了认识和解释其中的许多物理现象和过程，必须考虑磁场这一重要因素。在现代科学技术和人类生活中，处处可遇到磁场，发电机、电动机、变压器、电报、电话、收音机以至加速器、热核聚变装置、电磁测量仪表等无不与磁现象有关。甚至在人体内，伴随着生命活动，一些组织和器官内也会产生微弱的磁场。地球的磁级与地理的两极相反。

在古今社会里，很多对世界文明有重大贡献的发明都涉及到磁场的概念。地球能够产生自己的磁场，这在导航方面非常重要，因为指南针的指北极准确地指向位置在地球的地理北极附近的地磁南极(地理北极实际上是地磁南极，地理南极实际上是地磁北极)。电动机和发电机的运作都依赖因磁铁转动而随着时间改变的磁场。通过霍尔效应，可以给出物质的带电粒子的性质。磁路学专门研讨，各种各样像变压器一类的电子元件，其内部磁场的相互作用。