磁场是怎样产生的？

Question

如题所述

Answer 1

1681年7月，法国物理学家阿拉哥记载了由于雷击引起铁质物体磁化的事实。此事引起了很多科学家的深思。到了18世纪，人们发现闪电实际上就是通过空气的强大电流，于是就自然地联想到电与磁之间是否存在着某些联系呢？为了弄清楚这个问题，丹麦科学家奥斯特付出了辛勤的劳动，立下了头功。

1820年，奥斯特精心设计了一套实验装置。当他把一个指南针移近一根通有电流的导线的时候，奇迹发生了！他意外地发现指南针偏转了，而且偏转得还很厉害。于是奥斯特断言：不但磁铁具有磁性，电流也具有磁性，也可以产生磁力作用。奥斯特本想通过实验来说明电与磁缺乏联系这一观点，然而在无意中却得到了相反的结果。这个偶然的发现，揭开了电流可以产生磁场的秘密，这就是著名的奥斯特实验。

从阿拉哥看到雷击能使铁质物体磁化，到奥斯特实验发现了电流的磁效应，整整经历了140年的时间。科学家们终于初步揭开了磁和电的联系，这是人类认识上的一次飞跃，也是电磁学发展过程中的一个里程碑。

读到这里，也许你会提出疑问：磁性起源于电流，可是永久磁体的磁性又是怎么回事呢？它们没有通过电流啊！

差不多与奥斯特同时，安培也发现了电流的磁效应。1822年，安培进一步提出了分子电流假说，他认为在原子、分子或分子团等物质微粒的内部，存在着一种叫做分子电流的环形电流，正是它的存在，使每个物质微粒都形成了一个小磁体。物体在没有磁化时，所有分子电流的方向是杂乱无章的，它们形成的小磁体也乱七八糟地排列着，使分子电流的磁性都相互抵消了，物体对外不显磁性。当物体被磁化的时候，在外磁场的作用下，所有分子电流产生的磁场方向变得大致相同，因此就合成了一个比较强的磁场，这就是磁化了，对外就显示出较强的磁力作用了。

安培的分子电流假说，既解释了物体磁性的起源，也说明了磁性的电本质。在后来的进一步研究中，科学家们认识到分子电流就是由原子内部的所有电子绕原子核运动和电子自旋运动所形成的一个等效的电流，这就进一步证明了安培假说的合理性。

从上面的事实人们自然会联想到，既然电流能产生磁场，而电流是由电荷的定向运动形成的，因此只要有电荷的运动，就一定伴随有磁场的产生。假如电荷不运动，那么它只有电场，决不会产生磁场。

Answer 2

--------------磁场简介--------------

2500多年前人们发现了磁作用并加以利用；200年前（公元1820年7月21日）汉斯·奥斯特宣布磁场与电场有关；之后的75年里，安培、法拉第、洛仑兹 等人总结各种磁作用规律，其成果全都暗示磁场与运动有关。
实际上奥斯特、安培、法拉第、洛仑兹 等人已经发掘出磁作用的全部基本本质（1.电场，2.运动），但都没有给予足够的重视，没有进行系统的整理，随后科学界氛围改变，变成打着科学旗号的神学宗教，很多领域的基础科学研究走入歧途，磁场研究是其中之一，需要由工业拉动才得以有局部的进步，大量的误解和迷团长期存在，在世界巨变的120多年里，磁场研究再无长足进步。
破解磁作用本质并非很难。通常的磁作用都是由大量微观作用叠加而成，破解磁作用本质只需进入微观世界踏踏实实地去研究。
公元2000年前后，民间涌现出很多优秀的磁场研究人员和成果。公元2017年，磁作用全区域的基本原理被破解；2018年4月《场原理的理论分析-磁场-第一部》公布，磁场本质不再是迷。

磁作用可以分成两级，1.场级磁作用，2.叠加级磁作用。场级磁作用属于更深层次的磁作用，涉及更基本的磁性质。叠加级磁作用由大量基本磁作用叠加而成，通常的磁作用现象都是叠加级磁作用，如磁铁的磁作用等。
场级磁作用：
深入的研究明确表明：磁场电场是统一的，磁场只是电场的一种表现形式，世界上并不存在独立的磁场；
简单地说，磁场作用是受运动影响了的电场作用。运动对电场作用有微弱的影响，两个电子间的电场作用随着相对运动速度增大而增强（洛仑兹力有述），当两个电子相对静止时其间电场作用最弱（为静电作用，非库仑作用）；
与静电作用作对比，当两个电子相对运动速度差为1米/秒时，其间电场作用力增量为1:10^11；
两个做热运动的电子其间电场作用力增量可达1:10^4。
这些变化显然会产生一些影响，这个影响就是磁作用。
严谨的说，磁场不是单纯的场，它是电场与运动的结合。

叠加级磁作用：
通常的磁作用都是由大量基本磁作用经过复杂的叠加形成的，叠加会掩盖一些基本磁性质，并生成一些新的磁性质；
通电导线的磁作用是以形成电流的自由电子（电流电子）的电场作用为主因，是所有电荷的电场作用的叠加；
磁铁的磁作用是以同向公转的轨道电子的电场作用为主因，是所有磁铁原子的电场作用的叠加；
无论多复杂的磁作用都会完美地贴合电场，不会出现半点独立的磁作用，因为磁场就是电场，无论多复杂都只是电场一种作用。
实际上，当年奥斯特实验并不只是表明磁场与电场有关系，也早早在预示它们是同一个场。

磁作用是多领域交融的物理现象，涉及众多因素，因而会受到众多因素的影响，会有繁多的表现。
例如：通电导线的磁作用与金属电流有关；
磁铁的磁作用与铁合金有关；
超导体的磁作用，顺磁作用，逆磁作用，等等所有的磁作用都与场源性质有关；
要破解某个磁作用现象必须先掌握所有相关技术，单只掌握磁作用本质是不够的，磁作用的叠加可能有无数种方式，所以即便已经掌握了磁作用本质，磁作用研究之路依然漫长。不过，磁场本质已经掌握了，其他问题还能困扰人们多久？
详情请见
https://phyyz.kinja.com/the-theoretical-analysis-of-the-field-1828705659?rev=1589649761587

Answer 3

地球磁场是怎样形成的？为何火星没有地磁场？探索地球未解之谜

Answer 4

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。磁场的基本特征是能对其中的运动电荷施加作用力，磁场对电流、对磁体的作用力或力矩皆源于此。
与电场相仿，磁场是在一定空间区域内连续分布的矢量场，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图示。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族，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。
电磁场是电磁作用的媒递物，是统一的整体，电场和磁场是它紧密联系、相互依存的两个侧面，变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，变化的电磁场以波动形式在空间传播。电磁波以有限的速度传播，具有可交换的能量和动量，电磁波与实物的相互作用，电磁波与粒子的相互转化等等，都证明电磁场是客观存在的物质，它的“特殊”只在于没有静质量。
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。
磁场方向：规定小磁针的北极在磁场中某点所受磁场力的方向为该电磁场的方向。
磁感线：在磁场中画一些曲线，使曲线上任何一点的切线方向都跟这一点的磁场方向相同，这些曲线叫磁力线。磁力线是闭合曲线。规定小磁针的北极所指的方向为磁力线的方向。磁铁周围的磁力线都是从N极出来进入S极，在磁体内部磁力线从S极到N极。