什么是磁场
在条形磁铁上方的纸上撒铁屑，会出现从N极出发、回到S极的曲线图案，这就是表示磁场方向的磁感线。磁场不仅存在于磁铁周围，也存在于通电导线周围，在其中运动的电荷会受到与运动方向垂直的力（洛伦兹力）。永磁体之所以有磁性，根本原因是电子自旋和轨道运动产生的微小磁矩排列一致。磁场强弱用特斯拉衡量，不同场合相差悬殊。
| 对象 | 磁场强度 |
|---|---|
| 地球表面 | 25–65 µT |
| 冰箱贴磁铁 | ~5 mT |
| MRI设备 | 1.5–3 T |
| 中子星（磁星） | 10⁹–10¹¹ T |
电磁学的诞生
中国古人很早就利用天然磁石制作司南，北宋沈括在《梦溪笔谈》中记录了磁偏角。1600年，英国的吉尔伯特在《论磁》中提出地球本身是一块巨大的磁铁。1820年，丹麦的奥斯特在讲课时发现通电导线旁的指南针发生偏转，揭示了电与磁的联系。1831年，法拉第发现变化的磁场能产生电流，即电磁感应，这成为发电机和变压器的原理。1865年，麦克斯韦用四个方程统一了电磁现象，并指出光是电磁波。20世纪发现的超导体排斥磁场的迈斯纳效应，推动了磁悬浮技术。
地磁场与生活中的磁场
地磁场由外核中高温液态铁对流产生电流的“地球发电机”维持。它偏转太阳风和宇宙射线中的带电粒子，保护大气和生命；被引向两极的粒子则形成极光。磁北极每年移动数十公里，岩石记录显示南北磁极每隔数十万年会发生一次倒转，最近一次约在78万年前。候鸟和海龟被认为能感知地磁场来导航。电动机、扬声器、硬盘、电磁炉和MRI都利用了磁场。
常见问题
- 磁场对人体有害吗？
- 家用电器和输电线产生的磁场远低于国际限值，尚未证实有健康影响。像MRI这样的强磁场则需要提前确认体内是否有金属植入物。
- 如果地磁场消失会怎样？
- 它不会突然消失，但若大幅减弱，卫星和电网会更容易受空间天气影响，长期来看大气也可能被太阳风剥蚀。
来源核查日期：2026-10-26
参考文献
- Gilbert, W. (1600). De Magnete. London: Peter Short.
- Maxwell, J. C. (1865). A dynamical theory of the electromagnetic field. Phil. Trans. R. Soc. Lond., 155, 459–512.
- Glatzmaier, G. A., & Roberts, P. H. (1995). A three-dimensional self-consistent computer simulation of a geomagnetic field reversal. Nature, 377, 203–209.
- Purcell, E. M., & Morin, D. J. (2013). Electricity and Magnetism (3rd ed.). Cambridge University Press.
- Ørsted, H. C. (1820). Experimenta circa effectum conflictus electrici in acum magneticam. Copenhagen.
- Faraday, M. (1832). Experimental researches in electricity. Phil. Trans. R. Soc. Lond., 122, 125–162.
- Meissner, W., & Ochsenfeld, R. (1933). Ein neuer Effekt bei Eintritt der Supraleitfähigkeit. Naturwissenschaften, 21, 787–788.
- Larmor, J. (1919). How could a rotating body such as the Sun become a magnet? Reports of the British Association, 159–160.
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