构造磁学2 磁性物理学基础与现代地球磁场
九年级物理磁学知识点
九年级物理磁学知识点磁学是物理学中的一个重要领域,涉及到磁力、磁场、电磁感应等概念。
九年级的学生需要学习磁学的基础知识,下面将介绍一些九年级物理磁学的知识点。
一、磁力及其性质1. 磁力的定义磁力是指磁场中物体所受到的力。
磁力的方向是垂直于磁场线和物体运动方向的方向。
磁力的大小与物体的磁性、磁场的强弱以及物体与磁场之间的相对运动有关。
2. 判断磁力的方向根据“左手定则”,可以判断磁力的方向。
将左手伸出,让食指指向磁场方向,中指指向物体运动方向,那么拇指指向的方向就是磁力的方向。
3. 磁性物质的特点磁性物质具有吸引铁和钢等其他磁性物质的能力。
磁性物质可以分为铁磁性物质和顺磁性物质。
铁磁性物质具有自发磁化的特点,而顺磁性物质需要受到外界磁场的作用才能显示出磁性。
二、磁场及其性质1. 磁场的定义磁场是指磁力的作用空间,是磁力线的存在区域。
磁场由磁体产生,也可以由电流产生。
2. 磁场的特点磁场具有磁极的极性、磁感线的分布规律以及磁场的强度。
磁极有南极和北极之分,磁感线由北极指向南极,磁感线越密集,磁场越强。
3. 磁场对物体的作用磁场可以对磁性物质产生力的作用,使其受到吸引或排斥。
磁场也可以对电流产生力的作用,导致电流所在的导线受到力的影响。
三、电磁感应1. 线圈中的电磁感应当磁场的强度发生变化,或者导线在磁场中运动时,会在导线中产生感应电流或感应电动势。
这种现象称为电磁感应。
2. 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律描述了感应电动势的大小与变化磁通量的关系。
根据该定律,感应电动势的大小与磁场的变化率成正比。
3. 楞次定律楞次定律描述了产生感应电流的方向。
根据楞次定律,感应电流的方向会导致磁场的变化以阻碍感应电流产生的原因。
四、电动机与电磁铁1. 电动机的工作原理电动机通过电流产生磁场,与外界磁场相互作用,从而产生力和运动。
电动机实现了电能转化为机械能的过程。
2. 电磁铁的工作原理电磁铁利用通电产生的磁场,使铁芯具有吸引铁和钢等磁性物质的能力。
初中物理磁学知识点梳理
初中物理磁学知识点梳理磁学是物理学中的一个重要分支,研究物质间相互作用的磁性现象。
初中物理教育中,磁学是一个重要的知识领域。
本文将对初中物理中的磁学知识点进行详细的梳理与介绍,包括磁性、磁场、电磁感应等方面的内容。
首先,我们来介绍一下磁性的基本概念。
磁性是物质具有被磁场作用而受到吸引或排斥的能力。
在初中物理中,我们学习到了几种常见的磁性物质,分别是铁、镍、钴和磁铁等。
而无法被磁场吸引的物质则被称为非磁性物质,如塑料、橡胶等。
接下来,我们将重点介绍磁场的相关知识。
磁场是指磁物质或电流产生的一种特殊的物理场。
根据磁场的特点,我们可以将其分为两种类型:自然磁场和人工磁场。
自然磁场是地球本身所拥有的磁场,它具有指向北极的特点。
人工磁场是人类制造的磁场,如电磁铁和永磁体等。
磁场的特征主要包括磁力线和磁场强度。
磁力线是磁场中用来表示磁场方向和强度的一种图示方法。
磁力线从磁南极指向磁北极,形状呈现出一种闭合的环状。
而磁场强度则是表示单位面积上的磁力线数目,用B来表示。
磁场强度的大小决定了磁场的强弱。
在初中物理学中,我们还学习到了磁场与电流之间的相互作用,即电磁感应。
电磁感应是指磁场和电流之间相互作用的现象。
主要包括静电感应和动电感应两个方面。
静电感应是指当一个磁场的变化穿过一根线圈时,在线圈中感应出电动势和电流。
动电感应是指当一根导体在磁场中运动时,在导体中也会感应出电动势和电流。
电磁感应的重要应用之一是发电机的工作原理。
发电机通过转动导线圈在磁场中的运动,使导线圈中感应出电动势和电流。
这样就实现了将机械能转化为电能的过程。
发电机的工作原理是很多电力设备和电子设备运行的基础。
此外,在初中物理中,还学习了电磁吸铁石和电磁铁的原理。
电磁吸铁石是由铁芯和绕在铁芯周围的线圈组成。
当电流通过线圈时,产生的磁场能够使铁芯具有很强的吸附力,从而实现吸附物体的目的。
而电磁铁是由大量的线圈组成的,通过控制通过线圈的电流来调节磁场强度,从而实现吸附和释放物体的功能。
初中物理磁学知识点整理
初中物理磁学知识点整理磁学是物理学的一个重要分支,是研究磁场及其与运动带电粒子的相互作用的一门学科。
在初中物理学中,学生将接触到一些基本的磁学知识,这些知识将为他们进一步学习物理学打下坚实的基础。
下面是磁学的一些重要知识点整理。
1. 磁的基本性质- 磁性物质:磁性物质可以被磁化,例如铁、镍等。
- 非磁性物质:非磁性物质无法被磁化,例如木材、玻璃等。
- 磁场:磁力线在磁体附近形成磁场,磁场由北极和南极线组成。
- 磁性的吸引和排斥:不同极性的磁体会相互吸引,相同极性的磁体会相互排斥。
2. 磁铁- 自由磁极:如果一个磁体切成两部分,每一部分仍然具有磁性,这些独立的磁性部分被称为自由磁极。
- 强弱判断:使用磁罗盘可以检测磁体的强弱,磁力线越密集,磁体越强。
3. 磁场与电流的相互作用- 安培定则:通过电流产生的磁场可以使导线周围的磁力线成环形。
- 永磁体:电流流过线圈时,产生的磁场可以使永磁体受到吸引或排斥。
4. 磁感线与磁感应强度- 磁感线是描述磁场分布的图像,它从磁北极出发,并最终返回磁南极。
- 磁感应强度(B)用来描述磁场的强度,单位是特斯拉(T)。
- 磁感应强度的方向从磁北极指向磁南极。
5. 电流线圈与磁性物体的相互作用- 电动机:电流线圈在磁场中旋转或翻转,通过与磁性物体相互作用,产生机械转动。
- 电磁铁:电流通过线圈时产生的磁场可以使铁芯具有磁性,形成电磁铁。
6. 电磁感应与发电机原理- 法拉第电磁感应定律:当磁通量变化时,导线中将产生感应电流,这个定律也称为法拉第定律。
- 发电机原理:将导线绕在旋转线圈上,通过磁场的变化来产生感应电流。
7. 领域与磁场强度- 磁场强度(H)是指磁场中每单位电流所激发的磁感应强度。
- 领域是指磁场中单位固定位置的磁感应强度。
- 两者之间的关系是B = μ·H,其中μ是磁导率。
8. 磁场的方向与磁图的绘制- 磁感线是用来描述磁场分布的图像,它从磁北极出发,并最终返回磁南极。
理解高中物理中的磁性材料与磁场
理解高中物理中的磁性材料与磁场在高中物理学习中,磁性材料与磁场是一个重要的话题。
磁性材料是指能够产生磁场并对磁场有相互作用的物质。
我们常见的磁性材料包括铁、镍、钴等。
而磁场则是指磁力的存在区域,它由磁体所产生的磁力线构成。
首先,我们来了解一下磁性材料的特性。
磁性材料具有磁性的原因是因为它们的原子或分子中存在着未成对的电子。
这些未成对的电子会产生自旋磁矩,从而使整个材料具有磁性。
而在磁性材料中,原子或分子的磁矩会相互作用,形成一个宏观的磁矩。
这个宏观的磁矩就是磁性材料所具有的磁性。
磁性材料可以分为软磁性材料和硬磁性材料。
软磁性材料具有较低的矫顽力和剩余磁感应强度,它们能够很容易地被外界的磁场所磁化,并且在去除外界磁场后能够迅速恢复到无磁状态。
软磁性材料在电感器、变压器等电磁设备中有着广泛的应用。
而硬磁性材料则具有较高的矫顽力和剩余磁感应强度,它们在被外界磁场磁化后,即使去除外界磁场,也能够保持一定的磁性。
硬磁性材料常用于制作永磁体,如磁铁等。
接下来,我们来了解一下磁场的特性。
磁场是由磁体所产生的磁力线构成的。
磁力线是一种用来表示磁场分布情况的图形。
磁力线的方向是磁力的方向,磁力线的密度表示磁力的大小。
在磁力线中,磁力线越密集,表示磁力越强;磁力线越稀疏,表示磁力越弱。
磁力线还具有一个重要的特性,即磁力线不会相交。
这意味着在磁场中,磁力线是不会交叉的,它们总是以闭合的形式存在。
磁场的强弱可以通过磁感应强度来表示。
磁感应强度是表示磁场强弱的物理量,它的单位是特斯拉(T)。
磁感应强度的大小与磁场中的磁力线的密度有关,磁感应强度越大,表示磁场越强。
在磁场中,磁感应强度的方向与磁力线的方向一致。
磁性材料与磁场之间存在着相互作用。
当磁性材料置于磁场中时,磁性材料会受到磁力的作用,发生磁化现象。
磁化是指磁性材料在外界磁场的作用下,磁矩的方向发生改变。
当外界磁场的方向与磁性材料的磁矩方向一致时,磁性材料会被磁化;当外界磁场的方向与磁性材料的磁矩方向相反时,磁性材料会被去磁。
地球磁场的起源及磁极
地球磁场的起源及磁极
关于地球磁场的来源,早期历史上曾有来自北极星的传说,但是到公元17世纪初人类就已经认识到地球本身就是一个巨大的磁体,不过当时仍不清楚地球磁场是怎样产生的。
随着科学的发展,对于地球磁场的观测和地球结构的研究不断增多和深入,对地球磁场的来源先后提出了10多种学说,在这些学说中,只有发电机学说(又称磁流体发电机学说)在观测、实验和理论研究上得到较多的认证,是目前研究和应用较多的地球磁场学说。
但是由于地球内部结构较复杂,影响地球磁场的因素又很多,因此这方面的观测、实验和理论等方面的研究仍在不断地进行。
左下图是地球内部构造与地球磁场的示意图,地球从外到内分为地壳层(岩石层)、地幔层、外地核层和内地核层。
地壳主要为硅—铝氧化物和硅—镁氧化物等;地幔层主要为铁—镁硅酸盐和铁的氧化物和硫化物;外地核层和内地核层主要为金属铁(约90%)和镍(约10%),外地核层呈液态,内地核层呈固态。
从地壳层到内地核层,温度越来越高,压力也越来越大。
地球磁场主要产生在液态金属的外地核层。
地球是个大磁体,在地球周围空间存在着磁场,即地磁场。
实验证明,地磁极和地理的南北极并不完全重合,而且地磁场磁感线的两个汇集点并不在地面上,而是在地面下。
它们间的距离比地球直径短,而且两个磁极的连线不经过地心。
由于地球的磁极与地理两极并不完全重合,所以磁针所指的南北方向仅仅是近似的,在地球上磁针北极指向地球地理北极方向(其实所指的是地球磁体的南极)。
磁针静止时所指的方向跟实际南北方向之间的夹角叫磁偏角,用φ表示,如上面右图所示。
各地的φ值不同。
磁学基础知识点总结
磁学基础知识点总结磁学是物理学中的一个重要分支,研究磁场以及物体的磁性。
在我们日常生活和科学研究中,磁学都扮演着重要的角色。
本文将对一些磁学的基础知识点进行总结,并帮助读者更好地了解磁学的重要概念和原理。
磁学的起源可以追溯到古代中国和希腊,人们对磁性的现象有所了解。
然而,真正的磁学研究始于17世纪,当时一位名叫吉尔伯特的荷兰物理学家系统地研究了磁性现象,并提出了很多关键概念。
以下是一些关于磁学的重要知识点。
1. 磁性物质磁性物质是指能够被磁场所吸引或排斥的物质。
按照磁场的来源,磁性物质分为两类:一类是天然磁性物质,如铁、镍和钴等,它们本身具有永久磁性;另一类是人工磁性物质,如磁铁和电磁铁等,它们需要外界磁场的激励才能表现出磁性。
磁性物质在工业、电子、医学等领域具有广泛的应用。
2. 磁场磁场是指物体周围的磁力场。
磁场由磁体产生,它具有方向和磁力线。
磁力线描述了磁场的方向和强度,通常由北极和南极之间的连续曲线组成。
磁场的强度可以通过磁感应强度来衡量,单位是特斯拉(T)。
磁场的特性对磁性物质的行为产生重要影响。
3. 磁矩磁矩是一个物体产生磁场的特性。
一个物体的磁矩与其磁性相互关联,可以通过入侵法或其他实验方法进行测量。
磁矩的大小和方向与物体的磁性和形状有关,通常用磁偶极矩(Am²)来表示。
磁矩在磁学中是一个重要的概念,用于解释磁场和磁性物质之间的相互作用。
4. 磁力磁力是磁场对物体施加的力。
根据洛伦兹力定律,当带电粒子在磁场中运动时,它们会受到磁场力的作用。
磁力的大小和方向取决于物体带电量、速度和磁场的性质。
磁力广泛应用于电机、电磁铁和其他磁性装置中。
5. 磁感应强度磁感应强度是磁场对物体施加的力的衡量。
磁感应强度与磁场的强度和物体所受力的大小有关。
它可以用于描述磁极附近的磁场强度,也是定义万斯特林强度和高斯计等磁学仪器的参数。
6. 麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组是描述电磁现象的基本方程,它们将电场和磁场联系在一起,构成了电磁学的理论基础。
物理磁学知识归纳总结
物理磁学知识归纳总结磁学是物理学的一个重要分支,研究磁场的产生、性质和应用。
在物理学的学习和研究过程中,我们不可避免地会接触到磁学的相关知识。
本文将对物理磁学的知识进行归纳总结,帮助读者更好地理解和掌握这一领域的基础内容。
一、磁学的基本概念1. 磁场:磁场是由磁体或电流产生的一种特殊的物理场。
它具有方向性和延续性,并对磁性物质产生作用力。
2. 磁力线:磁力线是用于表示磁场分布情况的线条,其方向与磁场的方向一致。
磁力线越密集,表示磁场强度越大。
3. 磁感应强度:磁感应强度是磁场作用于单位面积垂直于磁力线的区域的力的大小。
单位为特斯拉(T)。
二、磁性物质的分类根据材料对磁场的响应,磁性物质可以分为三类:铁磁性、顺磁性和抗磁性。
1. 铁磁性:铁磁性物质在外磁场作用下,会产生自己的磁场,并保持一定的磁性。
铁、镍、钴等金属和含铁的合金都属于铁磁性材料。
2. 顺磁性:顺磁性物质在外磁场作用下,磁化方向与外磁场方向一致,但磁化强度较弱,且磁化效应会随着外磁场消失而消失。
铁、镍、铬等元素以及一些化合物都属于顺磁性材料。
3. 抗磁性:抗磁性物质在外磁场作用下,磁化方向与外磁场方向相反,但磁化强度很小。
大部分物质都有抗磁性,如铝、镁、铜等非磁性金属。
三、磁场的产生与磁场线1. 基本磁体:基本磁体是指能够产生磁场的物体,如磁铁、电流、导线等。
2. 磁铁的特性:磁铁有两个极,即南北极,相同极相斥,不同极相吸;磁力线从北极经南极流出,在磁铁外形成一个环状的磁场。
四、磁场的性质1. 磁场的方向:磁场的方向是从磁南极指向磁北极,按照右手定则可以确定磁场方向。
2. 磁场的强度:磁场的强度可以通过磁感应强度来表示,符号为B,单位为特斯拉(T)。
3. 磁场的作用:磁场对磁性物质会产生作用力,使其受到磁力的影响。
磁场还可以通过磁感线来表示其分布情况。
五、电磁感应与电磁感应定律1. 法拉第电磁感应定律:电磁感应定律描述了磁场变化时电磁感应产生的现象。
九年级物理磁的知识点
九年级物理磁的知识点引言:在九年级物理课程中,磁学是一个重要的知识点。
磁学既有实际应用,也有理论研究。
了解磁学的基本原理和应用,对学生的科学素养和未来的学习和发展有着重要意义。
本文将从磁学的基本概念、磁场与磁力、电磁感应以及磁学在日常生活和工业中的应用等方面进行阐述。
一、磁学的基本概念磁学是研究磁力现象的一门学科。
在磁学中,存在两种磁体:磁铁和电磁体。
磁铁是天然的磁体,可以吸引铁、钢等磁性物质;而电磁体是通过通电产生磁场的装置。
磁学还研究磁力的特性和规律,其中包括磁场和磁力的概念。
二、磁场与磁力磁场是指磁力的工作区域。
在一个磁场中,磁力线以方向从南极到北极的方式延伸。
磁场的大小用磁通量密度(B)来表示,单位是特斯拉(T)。
磁力则是磁场对运动带电粒子或磁性物体产生的作用力。
磁力的大小与电流、电荷、速度和磁场强度等因素有关。
三、电磁感应电磁感应是指磁场中的变化产生感应电流。
法拉第电磁感应定律是研究电磁感应的基本规律。
根据这个定律,当磁通量改变时,导体中就会产生感应电流。
此外,感应电流的大小与导体的质量、速度、磁场强度等因素有关。
四、磁性物质磁性物质是在外加磁场作用下能够产生显著磁化特性的物质。
常见的磁性物质包括铁、镍、钴等。
这些物质具有磁性可以通过磁力吸引其他物质。
磁性物质的磁化程度取决于其原子或分子磁偶极矩的大小。
五、磁学在日常生活和工业中的应用磁学在日常生活和工业中有着广泛的应用。
在日常生活中,磁铁被用于电冰箱、扬声器和电动机等设备中,起到吸附、制动、转动等功能。
在工业中,磁学技术被应用于电磁炉、磁悬浮列车、磁共振成像等领域,提高了生产效率和技术水平。
六、总结通过对九年级物理磁的知识点的介绍,我们可以了解到磁学在物理学中的重要性和应用领域。
磁学作为一门既实用又理论丰富的学科,将继续对科学研究和技术发展做出贡献。
希望学生能以此为契机,积极学习和探索磁学知识,增强科学素养,为未来的学习和发展做好准备。
地球物理学的基本理论
地球物理学的基本理论地球物理学是研究地球的物理性质、结构和变化的一门学科。
它广泛应用于资源勘探、环境保护、天气预报、地震预测等领域,是现代科学技术和经济发展的基础之一。
本文旨在介绍地球物理学的基本理论,内容分为地球结构、重力学、磁学、地电学和地震学五个部分。
一、地球结构地球结构是指地球的物理、化学、结构等方面的内部构成。
研究地球结构是理解地球自然环境和地球内部物质、能量转换过程向导。
地球结构可划分为地球的物理结构和内部化学结构两个方面。
1.物理结构地球物理结构的开发始于18世纪末,20世纪50年代。
通过口径、震波的传播特性来判定地球的物理结构。
从地球的表层到地幔、核、地壳和地球大气层等不同的组成部分,对地球的物理结构进行了详细而系统的描述,并且发现了地球的几层物理结构之间的密切联系和互相影响。
2.化学结构地球内部化学结构是指地球内部的物质组成构成与地球各区域的化学成分相互联系的科学体系。
这种化学结构主要是由地球层状物质所组成的,其丰富性和分布情况也对地球的物质循环以及地球的地形、气候变化等重要环境问题产生着深刻的影响。
二、地球重力学地球重力学是研究地球重力场及其变化的学科,它是地球物理学的一个重要分支。
地球重力场是地球几大天然电磁场之一。
及时地监测和分析地球重力场特征可以为地质科学及应用研究提供重要的信息和支撑。
地球重力学主要包括地球重力场的建模、基本参数测量和数据处理等。
三、地球磁学地球磁学是研究地球磁场及其变化的学科,它旨在揭示地球磁场的性质,研究地球磁场与地球物理学及其他科学领域之间的联系。
地球磁场不仅是地球固有的物理场,也是太阳系中的一个重要磁场。
研究地球磁场,对于研究地球内部的物理性质、地磁暴和太阳活动对地球磁场的影响、电离层物理、空间天气预报等具有重要意义。
四、地球电磁学地球电磁学是研究地球和洋底电磁现象及其与地球物理和环境学的关系的学科。
地球电磁现象主要包括地球大气层的电现象、水平磁场、地磁感应电流等。
九年级下册物理磁学知识点
九年级下册物理磁学知识点磁学是物理学的一个重要分支,它研究物质之间的磁性相互作用和磁场的性质。
在九年级下册物理学学习中,我们将深入了解磁学相关的重要知识点。
1. 磁性物质磁性物质是指能够产生或受到磁力作用的物质。
常见的磁性物质有铁、镍、钴等。
这些物质由于其特殊的电子结构,能够在外加磁场的作用下生成磁性,即成为永久磁体。
2. 磁铁和磁场磁铁是一种能够产生磁场的物体。
根据磁体的磁性,磁铁分为永磁铁和临时磁铁。
永磁铁由磁性物质制成,能够持续地产生磁场;临时磁铁是通过外加电流产生磁场,当电流断开后,磁场也随之消失。
3. 磁感线和磁力线磁感线和磁力线是用来表示磁场分布的图示。
磁感线是指沿着磁场的方向,使得单位正北极磁荷在其上受力的线;磁力线是指沿着磁场的方向,一个单位正北极磁荷在其上所受到的力的线。
4. 磁场的性质磁场具有三个主要特性:磁力线的闭合性、磁力线的密集程度和磁力线的方向。
根据磁力线性质的不同,磁场可以分为均匀磁场和非均匀磁场。
5. 磁场的作用磁场对于带电粒子具有一定的影响。
当带电粒子在磁场中运动时,会受到磁力的作用。
根据带电粒子的运动状态和磁场的性质,可以判断磁力的方向和大小。
6. 磁场中的电流当电流通过导线时,会产生一个环绕导线的磁场。
根据安培定理,电流通过导线所产生的磁场的方向和大小与电流强度、导线形状等因素有关。
7. 右手法则右手法则是一种判断磁力方向的方法。
根据电流和磁场的相对方向,可以用右手的指向关系来判断产生的磁力方向。
8. 电磁感应当导体中存在变化的磁场时,会在导体中产生感应电动势和感应电流。
根据法拉第电磁感应定律,感应电动势的大小与磁场变化率和导体回路的形状有关。
9. 发电机和电磁铁发电机是一种将机械能转化为电能的装置。
它是基于电磁感应原理设计的,通过导线在磁场中的运动来产生感应电动势。
而电磁铁是一种通过电流产生磁场的装置,通过控制电流的开关来控制磁铁的磁性。
10. 定向性天线和电磁波定向性天线是一种能够发射和接收电磁波的设备,它可以将电磁波集中在一个特定的方向上,以增强通信的效果。
地球磁场的基础知识的介绍
地球磁场的基础知识的介绍
地球磁场的基础知识。
地球磁场是指地球周围产生的磁场,它起源于地球内部的磁场。
地球磁场的产生主要是由地球内部的液态外核运动所产生的地球自
身磁场。
这个磁场能够将地球周围的太阳风和宇宙射线偏转至地球
的磁层外,并保护地球表面生物免受宇宙射线的侵害。
地球磁场的磁北极和磁南极并不与地球的地理北极和地理南极
完全一致。
磁北极位于地理南极附近,而磁南极则位于地理北极附近。
这是因为地球内部的液态外核运动不是完全对称的,所以地球
磁场并不是完全对称的。
地球磁场的磁力线呈现出从地球磁北极到地球磁南极的环绕状
分布。
这些磁力线的分布对于地球上的生物和环境具有重要的影响。
例如,地球磁场对于许多动物的迁徙和导航有着重要的作用,同时
也会影响人造卫星的轨道和通信系统的稳定性。
地球磁场并不是静止不变的,它会随着地球内部的运动而产生
变化。
这种变化可能是周期性的,也可能是不规则的。
科学家们通
过观测和研究地球磁场的变化,可以更好地了解地球内部的构造和运动规律,同时也可以预测地球磁场的未来变化趋势。
总的来说,地球磁场是地球独特的物理特征之一,它不仅对地球上的生物和环境产生重要影响,同时也是地球内部运动规律的重要指示器。
对地球磁场的研究和了解有助于我们更好地保护地球和利用地球资源。
地球物理学中的磁性研究
地球物理学中的磁性研究地球物理学中,磁性研究一直是一个非常重要的领域。
地球磁场是由地球核心的流体物质运动所产生的,同时也受到地球外部环境的影响。
研究地球磁场可以帮助我们更好的了解地球内部结构和性质,同时也对于人类生活和科学研究有着重要的意义。
地球磁场的强度和方向是我们研究的重点。
在磁学中,我们通常使用磁石或铁矿石来制备磁铁,并观察它们在磁场中的行为。
在地球物理学中,我们使用磁力计测量地球磁场的强度和方向。
据测量,地球磁场的磁场方向是地磁南极指向地理北极,而磁场的强度则因地区而异。
地球磁场的变化和演化是磁性研究的一个主要方向。
地球磁场的变化会对电离层的运动、磁暴、极光和电磁辐射等产生重要影响。
在过去几百年中,科学家们发现地球磁场是不稳定的,它会发生一些不规则的变化,这些变化通常被称为磁极漂移或磁性倒转。
磁性倒转是地球磁极的方向发生180度的改变,而这个过程通常需要数千年的时间。
磁性倒转的原因仍不是非常清楚。
有人认为这是由地核流体物质的运动和地球自转的耦合所产生的,但是也有一些学者认为地球的磁场变化是由太阳活动所导致的。
最近的磁性倒转发生在780,000年前,因此地球下一次磁性倒转的时间预测是很重要的研究课题。
一些学者使用火山岩的熔岩流来测量地球磁场的强度和方向,以了解过去磁性倒转的时间和频率。
除了地球磁场的变化,我们还可以利用地球磁场来探测地下物质。
磁法勘探是一种地球物理勘探方法,它利用地球磁场的强度和方向来探测地下的岩石和矿物质。
磁法勘探法不同于地震、电磁、重力勘探等其他地球物理勘探方法,它通常适用于地下岩石的磁性非常强的地区,例如磁铁矿、铁矿等。
在地球物理学中,磁性研究仍有很多问题需要解决。
例如地球磁场强度的变化是否影响全球气候和海洋循环,磁性倒转的根本原因以及它与地球生物进化之间的关系等等。
随着技术的不断进步,我们相信地球磁场的研究将会更加深入,为我们了解地球内部、全球气候和生态系统的演化历史提供更多的线索。
地球的磁场与地磁学研究
地球的磁场与地磁学研究一、引言地球的磁场是地球固有的物理特性之一,拥有广泛的应用和研究价值。
地磁学研究是对地球磁场的性质、产生机制以及与其他地球系统的相互作用进行探索的科学领域。
本文将介绍地球磁场的基本概念、特征以及地磁学研究的重要意义。
二、地球磁场的基本概念与特征地球磁场是地球周围形成的带电粒子运动产生的磁场。
它是由地球内部的液态外核的对流运动所产生,这个过程称为地磁场的“发电机”机制。
地球磁场的磁极位置并非固定不变,而是存在一定的漂移和变化。
在地球表面上,磁场的指向大致上与地理上的北极并不一致,这就是我们常说的磁北重磁化。
地球磁场的强度随着地理位置的不同而发生变化,例如在地球的某些地区,磁场可能比其他地区强烈。
三、地磁学研究的方法与技术地磁学研究使用多种方法和技术来探索地球磁场及其性质。
其中最常见的方法是通过地磁观测站来测量地球磁场的强度和方向。
这些观测站通常由精密的磁力仪和其他测量设备组成,可以准确地记录地球磁场的变化。
此外,卫星观测也为地磁学研究提供了全球范围的数据,并且可以实时监测磁场的变化。
最近,地磁学研究还应用了计算机模型和数值模拟等技术手段,以更好地理解地球磁场。
四、地磁学研究的意义与应用地磁学研究对于科学研究和现实生活中都具有重要意义和广泛应用。
首先,地磁学研究为我们提供了研究地球内部结构和动力学的重要手段。
通过研究地球磁场的变化,我们可以更好地理解地球内部的物理过程,例如地球核的运动和变化。
此外,地磁学也与其他地球系统如大气层、海洋和生物等相互作用。
地磁学研究可以帮助我们了解地球磁场对这些系统的影响,如太阳风的相互作用,或者地磁暴对电磁设备的干扰。
在应用方面,地磁学在导航、地质勘探、天文学等领域具有广泛应用。
例如,地磁导航系统使用地磁场的特性来定位和导航航空器和船只。
地质勘探中,地磁场可用于探测地下资源、勘测地震带和构造活动。
天文学中,地磁场的研究帮助我们理解宇宙中其它行星和恒星的磁场。
磁学的基础理论与应用
磁学的基础理论与应用磁学是关于磁性物质及其周围磁场的研究领域。
磁学研究范围广泛,其基础理论和应用十分重要。
本文将介绍磁学的基础理论和应用,并且希望可以让读者对磁学有一个初步的了解。
一、基础理论1.磁场磁场是磁针指向地球北极的方向,即磁场与磁针指向地球北极的方向一致。
磁场是由磁荷和电流产生的。
在磁体内部的空间,会感应出一个磁场线圈。
在外部的空间,磁场的变化会影响过程中的所有空间点,从而形成磁场线圈。
2.磁介质磁介质是介于磁导体和磁绝缘体之间的一类物质。
磁介质可以被磁场吸附并保持磁化的状态。
磁介质可以用于制作磁芯。
3.磁力线磁力线是表示磁场分布的一种图形。
磁力线有很多条,它们是沿着磁场方向的海绵或橡皮箭头。
磁力线和磁石之间可以形成一组磁力线群,它们表示磁力场的方向和大小。
4.磁滞磁滞是指,在外界磁场的作用下,磁性物质磁化强度和磁导率的变化规律。
这种现象称为磁滞。
磁性物质的磁化强度和磁导率受到温度、时间的影响。
二、应用1.电子技术电子技术中的许多元器件都和磁学有关。
如电感器、变压器、电动机、磁粉芯、磁存储器等等都是基于磁学理论而发展起来的。
2.磁记录技术磁记录技术已经成为现代信息社会不可缺少的一部分。
磁记录技术是依靠磁性材料中的记录媒介,来保存数据和信息。
3.电动机技术电动机是一种将电能转化为机械能的装置,其产生的机械能是以旋转为主的。
电动机基于磁学原理工作,也可以用于制造发电机。
4.地球物理学和勘探地球物理学和勘探中,磁学有重要的应用价值。
地球物理学通过测量地球磁力场来研究地球内部结构和地壳构造。
磁学也可以用来勘探矿区,通过测量不同矿物的磁力场来区分矿石和非矿石。
总之,磁学的基础理论和应用十分广泛,涉及到许多领域并在许多方面做出了重要贡献。
磁学的发展和研究将会为人类带来更多的科学和技术成果,为人类创造更美好的生活和工作环境。
物理地磁知识点总结
物理地磁知识点总结地磁学知识点总结1. 地球磁场的产生机制地球磁场是地球内部磁性物质运动所产生的结果。
地球内部存在一个由液态铁合金构成的外核,外核的流动运动导致了地球磁场的产生。
具体来说,地球内核的自转和对流运动产生了一个巨大的磁场,这个磁场与地球表面的磁性物质相互作用,形成了地球的磁场。
地球的自转和外核的对流运动是维持地球磁场的主要机制。
2. 地球磁场的性质地球磁场具有磁场方向、强度和倾角等性质。
地球磁场的磁场方向是指地磁场的方向,即地球某一点上的磁力线的方向。
通常情况下,地球磁场的方向是从地球南极指向地球北极。
地球磁场的强度是指地磁场的大小,通常用高斯(G)或特斯拉(T)作为单位来表示。
地球磁场的倾角是指地磁场线与地球水平面的夹角,它随着地理纬度的变化而变化。
3. 地磁场的测量方法地磁场的测量方法有地面测量和空中测量两种。
地面测量是指在地面上进行的地磁场测量,它通常使用磁通门、磁针和地磁仪等装置来测量地磁场的强度和方向。
空中测量是指在空中进行的地磁场测量,它通常使用飞机、卫星等载具来进行地磁场的测量。
地磁场的测量可以帮助科学家们了解地球磁场的性质和变化规律,为地球科学研究提供重要的数据支持。
4. 地球磁极漂移和磁场翻转地球磁极漂移是指地球磁极位置的变化。
地球磁极并不是固定不变的,它会随着时间的推移发生位置的漂移。
地球磁极漂移是地球磁场的一个重要特征,它可以帮助科学家们了解地球内部的物质运动和地球磁场的演变历史。
另外,地球磁场还会发生磁场翻转,即地球磁场的磁极位置发生颠倒。
地球磁场的翻转是地质历史中的一个重大事件,它对地球环境和生物演化产生了重要影响。
5. 地球磁场对人类的影响地球磁场对人类有着重要的影响。
首先,地球磁场可以保护地球上的生物免受太阳风的侵害。
太阳风中带有高能粒子,如果没有地球磁场的保护,这些粒子将对地球上的生物和电子设备产生严重的危害。
其次,地球磁场还对人类的导航和定位具有重要意义。
物理磁学知识点初中总结
物理磁学知识点初中总结磁学是物理学的一个重要分支,它研究的是磁场的产生、性质和相互作用。
磁学理论在生活中有着广泛的应用,如电磁感应、磁矩等。
在学习磁学的过程中,我们需要了解一些基本的知识点,以便更好地理解磁场的行为。
下面就来总结一些初中阶段的磁学知识点。
磁体和磁场磁体是能够产生磁场的物质,常见的磁体有铁、钴、镍等。
当一根螺线管或者磁体的一端接近磁铁的南或北极时,会发生磁性的吸引或者斥力,这是由于磁体周围存在磁场。
磁场是磁性物质周围所具有的一种物理场,它的大小和方向决定了磁力的大小和方向。
物质的磁性体现在它周围的磁场中,它会对周围的物体产生磁力作用。
磁场的表示我们可以用磁力线来描述磁场的分布。
磁力线是用来表示磁场线的,它从磁体的南极出发,再进入磁体的北极。
磁力线的形状可以让我们更容易地了解磁场的分布情况。
在磁力线的表示中,我们还可以利用磁力线的密度来表示磁场的大小。
磁场越强,磁力线的密度越大,磁力线的间距越小。
磁铁的磁力磁铁能够产生磁场,当磁铁被切割成小块后,每一个小块都会成为一个小磁针。
小磁针的两端各成为一个磁极,它们之间总是相对的,即如果有两个相似的小磁针时,它们的南北极总是相对的。
当我们将两个相似的小磁针相互靠近时,它们之间会发生磁性的吸引或者斥力。
这是由于它们各自周围的磁场相互作用所产生的结果。
如果它们之间的两个磁极相对,那么它们之间就会相互吸引;如果它们之间的两个磁极相同,那么它们之间就会相互斥力。
磁体的三要素磁体的三要素分别是磁化强度、磁化强度以及磁化效果。
磁化强度是磁体所具有的磁性的绝对大小,它可以通过磁矩来表示。
磁化强度是指磁化强度与磁场强度之间的关系。
磁化效果是指磁体在外磁场中展现出的表现。
磁化的强度与方向磁体在外磁场中会发生磁化,磁化的强度和方向与外磁场的大小和方向有着密切的关系。
当外磁场的大小和方向改变时,磁体的磁化强度和方向也会相应地改变。
通过磁化的强度和方向,我们可以了解磁体在外磁场中的响应情况。
九年级物理磁学第一节知识点讲解
九年级物理磁学第一节知识点讲解磁学是物理学的一个重要分支,它研究的是磁场的产生和性质。
在九年级物理教学中,磁学是一个关键的知识点,它涉及到磁铁、磁场、磁力等重要概念。
本文将围绕九年级物理磁学第一节的主要内容展开讲解,帮助同学们更好地理解和掌握这一知识。
1. 磁性物质和磁铁在磁学中,我们经常提到磁性物质和磁铁。
磁性物质是可以被磁化的物质,如铁、镍、钴等。
它们在外磁场的作用下会呈现出一定的磁性。
而磁铁则是指有明显磁性的物体,在磁学中分为强磁铁和弱磁铁。
强磁铁就是能够保持长时间磁性的磁铁,而弱磁铁则容易失去磁性。
2. 磁力和磁场磁力是磁物体之间相互作用的力,它可以是吸力,也可以是斥力。
磁力的方向由南极指向北极,遵循右手规则。
而磁场则是磁物体周围空间中的一种物理场,它是由磁铁或电流所产生的。
磁场的大小和方向可以用磁力线表示,磁力线的方向是磁力的方向。
磁场强度是磁场的物理量,用B表示,单位是特斯拉(T)。
我们可以用磁力计来测量磁场。
3. 磁场对电流的影响根据安培定则,磁场对电流有影响。
当电流通过导线时,会产生一个圆形磁场,其方向由右手螺旋法则确定。
同样,电流也会受到磁场的力作用,在磁场中的导线会受到一个垂直于导线和磁场的力,称为洛伦兹力。
洛伦兹力的大小和方向由洛伦兹定则给出。
4. 磁场对运动带电粒子的影响在磁场中,运动带电粒子也会受到力的作用。
这个力被称为洛伦兹力,它的大小和方向由洛伦兹定则给出。
根据洛伦兹定则,当带电粒子与磁场垂直时,洛伦兹力只改变带电粒子的方向而不改变速度大小;当带电粒子与磁场平行时,洛伦兹力将导致带电粒子做圆周运动。
5. 电动机和电磁铁电动机和电磁铁是应用磁学的重要设备。
电动机通过利用电流在磁场中受力而实现电能转换成机械能。
它由定子和转子组成,通电时,定子和转子上的电流会在磁场中相互作用,产生力矩使转子转动,从而实现电能转换。
而电磁铁则是利用通电线圈产生的磁场,实现磁性物体的吸附或释放。
物理初中磁学总结归纳
物理初中磁学总结归纳磁学是物理学的一个分支,研究磁力、磁场以及磁体的性质和相互作用。
在初中物理学习中,我们接触到了一些关于磁学的基本概念和原理。
本文将对初中磁学的知识进行总结和归纳,帮助大家更好地理解和掌握这一部分内容。
一、磁的性质1. 磁性物质:铁、镍、钴等物质具有明显的磁性,能够被磁铁吸引,称为磁性物质。
2. 非磁性物质:如木材、塑料、玻璃等物质不具有磁性,不能被磁铁吸引。
二、磁场1. 磁场概念:磁体周围的空间存在磁场,磁场由磁力线表示,磁力线从磁南极指向磁北极。
2. 磁场的方向:指向磁北极的方向记为磁场方向,磁力线上任意一点上的切线方向即为该点的磁场方向。
3. 磁场的力线:磁场力线是比喻磁场的一种图示方法,力线从磁北极指向磁南极,彼此不相交。
三、磁感线与磁感应强度1. 磁感线:磁感线是刻画磁场强弱、方向及分布情况的直观表示。
2. 磁感应强度:磁感应强度是衡量磁场强弱的物理量,用字母B表示,其单位是特斯拉(T)。
四、电流产生的磁场1. 安培定则:根据安培定则,通过导体的电流会在其周围产生磁场,磁场的方向与电流方向有关。
2. 右手螺旋定则:根据右手螺旋定则,伸直右手,让电流方向与拇指方向垂直,四指弯曲的方向即为磁场的方向。
五、电磁铁1. 电磁铁原理:电磁铁是利用通有电流的导线产生磁场,使铁心具有磁性吸引力的装置。
2. 电磁铁应用:电磁铁广泛应用于物质提升、电磁感应、电磁制动等方面。
六、电动机与发电机1. 电动机:电动机是利用电流在磁场中产生的力使装置转动的机械设备。
2. 发电机:发电机是通过利用力使设备转动,从而将机械能转换为电能的装置。
七、磁铁与磁针1. 磁铁的性质:磁性材料制成的物体,能吸引铁、镍等物质,并能将这种吸引力传递给其他物体。
2. 磁针的行为规律:磁针在外磁场的作用下会发生偏转,它的指针会指向磁北极。
八、磁场的赋能和磁场方向1. 磁场的赋能:磁场辐射能量,并能将能量传递给其他物体。
物理地磁知识点总结归纳
物理地磁知识点总结归纳1. 地球磁场的基本特征地球磁场是指地球周围存在的一种特殊的磁场,它具有以下几个基本特征:(1) 磁场的三维分布不均匀,呈现出复杂的结构;(2) 在地球表面上,磁场的强度和方向均有明显的地域性差异,这种差异称为地磁畸变;(3) 在地球的内部,磁场的强弱和方向可能会发生变化,这种变化称为地磁异常。
2. 地球磁场的产生地球磁场的产生主要是由地球内部的磁性物质运动产生的。
地球内部的核物质在地球自转的作用下形成了涡流,这种涡流产生的磁场叫做地球自发磁场。
除此之外,地球的地壳中也存在一些磁性矿物,它们的磁性使得地壳中也存在磁场。
地球自发磁场和地壳磁场共同作用形成了地球总磁场。
3. 地球磁场的变化地球磁场存在着一些周期性的变化,其中最重要的是地球磁极的漂移和磁场强度的变化。
(1) 地球磁极的漂移是指地球磁场的地理北极和地理南极位置会随时间而发生变化。
这种漂移是非常缓慢的,大约每一两百万年才会发生一次翻转。
地球磁极的漂移对导航定位和航天探测等有重要影响。
(2) 地球磁场的强度也会随时间而变化,这种变化是不规则的,在一定时间内,地球磁场的强度可能会有显著的增弱或增强。
地球磁场的强度变化会对地球内部活动和生物生态系统产生一定影响。
4. 地球磁场的应用地球磁场具有重要的应用价值,主要可以体现在以下几个方面:(1) 导航定位:地球磁场可以作为地面、航空、航天导航定位的重要参考依据。
利用地球磁场的性质,可以确定地理方向和定位坐标。
(2) 矿产资源勘探:地球磁场对地壳中的磁性矿物产生显著的影响,利用地球磁场的变化可以寻找地下的磁性矿产资源。
(3) 环境监测:地球磁场的变化还可以用来监测大气活动、地壳活动,以及太阳和地球磁层相互作用的情况,对于环境监测和预警具有一定作用。
5. 地球磁场的研究方法地球磁场研究的方法主要包括实地观测和实验室研究两种。
(1) 实地观测:包括对地球磁场强度、方向、地磁异常和地磁畸变等进行实地观测,通常采用磁力计、地磁测量仪、磁性测量仪等设备进行观测。
磁学与磁场的性质与应用
磁学与磁场的性质与应用磁学(Magnetism)是物理学的一个分支,研究的是磁场的性质和磁物质的行为。
磁场(Magnetic Field)是指某一区域内磁力作用所产生的物理场。
在本文中,我们将讨论磁学的基本概念、磁场的性质以及磁场在现实生活中的应用。
一、磁学基本概念磁学的起源可以追溯到古代中国和希腊。
中国古代的磁性石“磁石”早在公元前400年左右就被人们所熟知,并应用于指南针的制作。
而希腊哲学家提欧菲拉斯则在公元前600年左右发现了天然磁石吸引铁的现象。
在磁学中,常用的概念有磁铁、磁场线、磁感应强度等。
磁铁是指能够产生磁场并吸引铁、钢等磁性物质的物体。
磁铁通常由铁、镍、钴等磁性物质制成。
磁场线是指用来表示磁场空间分布的线条,它们从磁铁的南极穿出、经过空间,最后进入磁铁的北极。
磁感应强度是用来描述磁场强弱的物理量,用符号B表示,单位是特斯拉(T)。
二、磁场的性质1. 磁场的产生与磁铁磁场是由磁铁或电流产生的。
当电流通过导线时,会产生磁场,这是因为电流的运动形式决定了磁场的形成。
而磁铁则通过内部电子的自转和自旋产生磁场。
磁铁的北极吸引磁体的南极,而北极则排斥南极。
2. 磁场的磁力线与磁场强度磁力线是垂直于磁场的线条,用来表示磁场的方向和强度。
磁力线由磁铁的南极到北极,且磁力线之间不能相交。
磁场强度用磁感应强度B来表示,它的大小与磁场线的密度有关,即磁力线的数目越多,磁场强度越大。
3. 磁场的磁力与磁场力线的分布磁场中的物体会受到磁力的作用,这种力被称为磁场力。
磁场力主要有两种类型:吸引力和斥力。
同性相斥,异性相吸。
磁场力线从南极指向北极,表现为从磁场强度大的地方指向磁场强度小的地方。
三、磁场的应用由于磁场的性质与行为,磁场在现实生活中有着广泛的应用。
以下是几个常见的磁场应用领域:1. 电机和发电机电机和发电机是磁学的重要应用之一。
电动机是利用电流通过导线产生的磁场与磁铁互相作用而产生电机运动的装置。
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Uneven distribution-----hourly mean values (1995-2004)
Satellite (Ørsted): Starts at 00 UT at 57°S and 72°E, and crosses the Equator at 58°E, after 50 min the satellite crosses again the equator at 226°E on the dusk side of the orbit; after additional 50 min, the next equator crossing is at 33°E, 24° westward of the first crossing 100 min earlier.
(1 g1/2cm3/2s-1)
磁感应强度,1dyn=1esu· Oe
cgs制中扭力矩的单位是耳格(ergs)
磁矩的定义
(2) 磁矩的单位(电磁单位emu)? (1 emu = 1 erg/Oe)
什么是磁位场?
磁场能够用一个标量场(即,磁势magnetic potential, m) 的梯度来表达
法拉第定律
磁力线即为磁通量,其密度可用来衡量磁场的强度:磁感应强度B。 假设导体长度为l,相对于磁场的运动速度为v,那么在导体上产生的电势 差为V = vlB。磁感应强度B的单位为T。 1T的磁场:可以使长度为1m,相对于磁场的运动速度为1m/s的导体产生1V 的电压,即1T = 1Vsm-2
磁通量的单位是韦伯(Wb)。一个通有1A电流的单个线圈能够产生1V电压 的磁通量定义为1韦伯。这个定义指示了一种测量磁感应强度的方法,也就 是磁通门磁力仪的原理。
构造磁学
2.1 磁性物理学基础 2.2 现代地磁场
2.1 磁性物理学基础
什么是磁场?
安培定律
磁场H同时垂直于电流方向和径向单位矢量r;磁场强度的单位:A/m 安培定律的最普遍形式服从麦克斯韦电磁方程。在稳定电场情况下, H = Jf, 其中Jf是电流密度。也就是说,磁场的旋度等效于电流场的密度。 旋度用来度量矢量函数环绕着一个给定点的程度 ;当电
1 1 X g10 sin ( g1 cos h1 sin ) cos 1 1 Y g1 sin h1 cos 1 1 Z 2[ g10 cos ( g1 cos h1 sin )sin ]
如果地磁轴与地理轴重合,则上述磁场表达式可以简化为:
什么是磁能?
磁能:磁矩m具有其相应的静磁能 (magnetostatic energy, Em)。这 个能量总是倾向于使磁矩为m的小 磁针向磁场方向偏转。 这个能量大小等于-mB,或者mBcos,其中m和B分别是m和B 的大小。磁能的单位是焦耳。
当m和B平行时,Em最小;反之, 当m和B反平行时,Em最大。 m和B相互作用的结果,总是使得系统处于最低能量状 态,即m趋向于平行B.
2.2 现代地磁场基本特性
磁暴
2.2.1 地磁场的组成
地球磁场:磁层顶以下 的固体地球内部和外部 所有场源产生的磁场总 和. 磁层顶以外的磁场称 为星际磁场 ‘interplanetary magnetic field’ (IMF), 场源为太阳(太阳风等 离子体:plasma-solar wind) 地球磁场的场源: 磁化介 质和电流体系(地表内源 场,<2000km 磁化介质) 磁场测量 = 总量测量, 不能分源测量
拉普拉斯方程
简单偶极场
什么是地磁发电机?
a) 电磁体产生一个初始磁场(细箭头)。红盘子是导电盘。b) 当导电盘旋 转时,电荷垂直于磁场方向运动,这样在圆盘外围与中心的导电棒之间产 生电势差。c) 当导电盘与线圈相连接时,如果电流产生与初始磁场的方向 相同的磁场,那么初始磁场就被增大。
问题:如何使初始磁场发生“倒转”?
m dP (cos ) m m m m X [( g n jn ) cos m (hn kn ) sin m )] n d n 1 m 0 n
mPnm (cos ) Y [( g j ) sin m (h k ) cos m ) sin n 1 m 0
太阳磁场发电机?
Christopher, 2009, Nature
太阳涡旋磁场:由于太阳不像地球那样是一个固体,而是热气体组成的巨 型球层,球层内各部分之间具有不同旋转速率,气体在赤道处的旋转速率 远高于极区。热气体的差异旋转shear气体、影响磁场。为此,随着时间推 移,磁力线变得越来越扭曲,导致了磁场不断变化与极性倒转。
外源场
不规则磁暴场和亚暴场 电离层和磁层 100-200nT 全球场, 极光带最强,5-100min 日变化 电离层 50-200nT,全球场,24、12、8h周期 脉动 磁层 10-100nT,准全球场,1~300s(准周期)
2.2.2 内源场的基本特征
1. 地球磁场内源场的观测
2. 地球磁场内源场模型
m=0,轴向…
n=1,偶极子… n=2,四极子… n=3,八极子 … …
a m m U a ( )n1 ( g n cos m hn sin m ) Pnm (cos ) n 1 m 0 r
i
n
在现代地理坐标系下对北向、东向、径向求偏导,得到各方向的地磁场强度:
n Pnm (cos ) U i U i U i a n2 m m X . ( ) ( g n cos m hn sin m ) X X r n 1 m 0 r i n mPnm (cos ) U i U i U i a n2 m m Y . ( ) ( g n cos m hn sin m ) Y Y r sin n 1 m 0 r i n U i U i r U i a m m Z . (n 1 ) ( )n2 ( g n cos m hn sin m )Pnm (cos ) Z r Z r r n 1 m 0 i
t = (180°- Фs)/15
T d = (180°+ Фd – Фd,s)/15
内源场模型的建立:地磁观测(地面磁测和卫星磁测)
Ground Data: presently ~150 geomagnetic observatories----Only data source for modeling the GF for periods without satellite observations
地磁场的球谐分析
全球磁倾角 分布图
a)偶极子 b)四极子 c)八极子
问题:对称性?
Tauxe,2005
磁四极子与八极子模型
z z z z z
y z x x y
y
y z z x y y z x
y
y
z
x
y z
x
z
x
x
x
y x
y
y
x
x
地磁场的球谐分析
轴向地心偶极子场
其中 n=1 时,偶极子的表达式为:
θ0 = 180 – arccos (g10/m0) Using Gauss coefficients: Dipole North pole: 10.46°, -71.57°
φ0 = -180 + atan2 (h11, g11)—不包含+/-π
m0=[(g10)2+(g11)2+(h11)2]1/2
T = (180°+ Ф-Фs)/15 ( Ф 为经度)
Universal Time (UT): defined as the LT of the Greenwich meridian
Dipole (geomagnetic) Local Time (DLT): defined relative to the dipole system
3. 国际地磁参考场IGRF
4. 主磁场(地核场)的基本特性
内源场模型的建立:坐标系
现代地理坐标系: Local topocentric coordinate system/Geographic coordinates 地磁坐标系: Dipole/Geomagnetic coordinates (g10, g11, h11)
什么是磁化强度和磁化率?
磁化强度(magnetization, M)是单位体积或者单位质量的磁矩,相应 的单位分别为Am-1与Am2kg-1
b是体磁化率(bulk magnetic susceptibility)
问题:没有外加磁场的作用是否可以产生磁场?
永久磁铁与 自发磁化
B和H的关系?
0是真空磁导率(permeability of free space) 0 = 4*10-7 (H/m)或(Tm/A)或(N/A)。
在球坐标系下有:
x r sin cos y r sin sin z r cos
根据多元函数的求导法则,将势函数关于 x,y,z 的各阶偏导化为关于 r,, 的各阶偏导数,代入到方程 1 中, 得到拉普拉斯方程的球坐标形式:
1 2 U 1 U 1 2U U(r, , )= 2 (r ) 2 (sin ) 2 2 0 (2) 2 r r r r sin r sin
流或者变换电场存在,磁场的旋度 H不为零。
什么是磁矩?
a) 铁屑显示了由环状电流产生的磁场形态; b) 由一个电流强度为i,面积为πr2的 圆环产生的磁场等效于一个磁矩为m的磁铁产生的磁场; c) 由多个圆环产生的总 磁场等于所有单个圆环产生磁场的叠加
m = niπr2
磁矩m的单位:Am2
什么是磁通量?
2
地磁场的球谐分析
地球半径