磁场和磁力计

2024-08-20

磁场是一种不可见的场,描述了磁性元素对其环境的作用。有几种定义它的方法,以下一种是我们根据使用它的背景选择的一种。

自古以来就被观察到,与磁有关的物理现象直到19 – 20世纪才被理解。

许多原子都具有微弱的磁矩(物质的固有特性),这会在它们附近产生磁场。在凝聚态(固态)中,正是这些原子(即它们的磁矩)的积累在材料周围产生了强烈的磁场:磁铁。

与这种现象并行的是,电荷或移动的带电粒子(例如,电流)也会在其周围环境中产生磁场。因此,任何流过导电材料的电流都会在该材料周围产生磁场。这种现象也是完全可逆的,对导电材料施加可变磁场会在该材料内产生电流。

 

磁场和地球

“磁场通常由磁力线表示,磁力线从北磁极延伸到南磁极。

因此,地球的核心,即90%的液态铁,通过发电机效应产生了一个包围我们的星球的磁场。指南针的红色指针(它本身就是一个简单的磁铁)表示北磁极。

 

磁力计

磁力计是测量任何系统磁场的一般原理,以研究或表征该系统的某些特性。除此之外,它可能涉及试图以高精度找出磁场本身,以及系统的许多其他特性。

以极其精确的方式测量地球磁场,原因有几个:

  • 创建可以在导航中用作参考的磁场地图,或者试图了解地球核心的确切运动。
  • 测量大脑活动区域发出的磁场,以便定位这些区域,从而更好地了解我们大脑的功能;这被称为脑磁图。
  • 测量电子电路上的磁场,以检查电流是否以预期的方式流动,从而检测潜在的故障。

根据应用的不同,有许多不同类型的磁场传感器(磁力计),每种都有不同的要求。最重要的两个通常是传感器的灵敏度(它能够测量非常小的磁场变化)和尺寸,但许多其他特性可能也至关重要。