磁力 - 電磁物理學(xué)術(shù)語(yǔ)
磁力,是磁場(chǎng)對(duì)放入其中的磁體和電流的作用力。磁力是靠電磁場(chǎng)來(lái)傳播的,電磁場(chǎng)的速度是光速,自然磁力作用的速度也是光速了。磁力由于現(xiàn)在還不清楚它的本質(zhì),所以還沒(méi)有人清楚會(huì)不會(huì)有磁力黑洞這樣的東西,而且宇宙中目前也沒(méi)觀測(cè)到那么強(qiáng)大的磁場(chǎng)。不過(guò),磁力若不能使時(shí)空彎曲的話,應(yīng)該不會(huì)形成磁黑洞的。
磁力
磁場(chǎng)對(duì)方入其中的磁體和電流的作用力稱為磁力
相關(guān)條目
張大方
謝冬青
閔應(yīng)驊
楊金民
郭衛(wèi)鋒
申煜湘
魯春初
由來(lái)
磁性
什么是磁性?我們把物體能夠吸引鐵、鈷、鎳等物質(zhì)的性質(zhì)叫做磁性。既然磁性是指磁體能夠吸引順磁物質(zhì)的一種特性,那么它是由磁體本身的性質(zhì)決定的。磁力是相互作用力的一種,磁體本身并不存在磁力,是兩個(gè)磁體之間的相互作用結(jié)果,可表現(xiàn)為斥力和引力。所以只能說(shuō)磁鐵的兩極磁性最強(qiáng)",而不能說(shuō)"磁鐵兩極磁力最大”。當(dāng)說(shuō)到磁體的性質(zhì)時(shí)必須說(shuō)磁性,而說(shuō)到磁體間的相互作用時(shí),應(yīng)該說(shuō)磁力。
磁體與磁場(chǎng)
磁體
磁體,顧名思義,指的是具有磁性的物體,可以是磁源也可以是導(dǎo)磁體,如鐵氧體磁體的兩極加上鐵板后磁場(chǎng)會(huì)集中到鐵板的邊緣。它有以至于無(wú)形的力,既能把一些東西吸過(guò)來(lái),又能把一些東西排開(kāi)。而磁體吸引物體或排斥物體所施的力即是磁力。磁力既然是力,那么它就有大小,而磁力的大小與磁體本身有著密不可分的關(guān)系。
磁力產(chǎn)生原因:
1,永磁體
2,電生磁
如果一條直的金屬導(dǎo)線通過(guò)電流,那么在導(dǎo)線周?chē)目臻g將產(chǎn)生圓形磁場(chǎng)。導(dǎo)線中流過(guò)的電流越大,產(chǎn)生的磁場(chǎng)越強(qiáng)。磁場(chǎng)成圓形,圍繞導(dǎo)線周?chē)4艌?chǎng)的方向可以根據(jù)“右手定則” - 見(jiàn)圖1來(lái)確定:將右手拇指伸出,其余四指并攏彎向掌心。這時(shí),拇指的方向?yàn)殡娏鞣较?,而其余四指的方向是磁?chǎng)的方向。實(shí)際上,這種直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)類似于在導(dǎo)線周?chē)胖昧艘蝗S極首尾相接的小磁鐵的效果。
如果將一條長(zhǎng)長(zhǎng)的金屬導(dǎo)線在一個(gè)空心筒上沿一個(gè)方向纏繞起來(lái),形成的物體我們稱為螺線管。如果使這個(gè)螺線管通電,那么會(huì)怎樣?通電以后,螺線管的每一匝都會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng),磁場(chǎng)的方向如圖2中的圓形箭頭所示。那么,在相鄰的兩匝之間的位置,由于磁場(chǎng)方向相反,總的磁場(chǎng)相抵消;而在螺線管內(nèi)部和外部,每一匝線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)互相疊加起來(lái),最終形成了如圖2所示的磁場(chǎng)形狀。也可以看出,在螺線管外部的磁場(chǎng)形狀和一塊磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)形狀是相同的。而螺線管內(nèi)部的磁場(chǎng)剛好與外部的磁場(chǎng)組成閉合的磁力線。在圖2中,螺線管表示成了上下兩排圓,好象是把螺線管從中間切開(kāi)來(lái)。上面的一排中有叉,表示電流從熒光屏里面流出;下面的一排中有一個(gè)黑點(diǎn),表示電流從外面向熒光屏內(nèi)部流進(jìn)。
3,流動(dòng)液體金屬。磁力產(chǎn)生原因,除了永磁體和電生磁之外??茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)流動(dòng)的金屬可以產(chǎn)生強(qiáng)力的磁場(chǎng),有科學(xué)家做過(guò)實(shí)驗(yàn):將融化的鐵灌入球體,并使球體旋轉(zhuǎn),從而產(chǎn)生了巨大的磁力。據(jù)此推測(cè),地球內(nèi)部可能有一個(gè)液體的鐵核,并在不停地轉(zhuǎn)動(dòng),從而形成磁場(chǎng)。也給地球磁場(chǎng)強(qiáng)弱變化,甚至南北極歷史上出現(xiàn)過(guò)的調(diào)換找到了依據(jù)。
磁場(chǎng)
磁場(chǎng)英文:magnetic?field
簡(jiǎn)易定義:能夠產(chǎn)生磁力的空間存在著磁場(chǎng)。磁場(chǎng)是一種特殊的物質(zhì)。磁體周?chē)嬖诖艌?chǎng),磁體間的相互作用就是以磁場(chǎng)作為媒介的。
磁力線閉合的磁體對(duì)外不顯磁場(chǎng),只有磁力線開(kāi)放的磁體對(duì)外才表現(xiàn)出磁場(chǎng)。磁場(chǎng)可以被有導(dǎo)磁性的物體屏蔽,一旦磁體的磁力線被導(dǎo)磁體屏蔽閉合后對(duì)外便會(huì)發(fā)生磁場(chǎng)減弱,或失去磁力。
電流、運(yùn)動(dòng)電荷、磁體或變化電場(chǎng)周?chē)臻g存在的一種特殊形態(tài)的物質(zhì)。由于磁體的磁性來(lái)源于電流,電流是電荷的運(yùn)動(dòng),因而概括地說(shuō),磁場(chǎng)是由運(yùn)動(dòng)電荷或變化電場(chǎng)產(chǎn)生的。
磁場(chǎng)的基本特征是能對(duì)其中的運(yùn)動(dòng)電荷施加作用力,磁場(chǎng)對(duì)電流、對(duì)磁體的作用力或力距皆源于此。而現(xiàn)代理論則說(shuō)明,磁力是電場(chǎng)力的相對(duì)論效應(yīng)。
與電場(chǎng)相仿,磁場(chǎng)是在一定空間區(qū)域內(nèi)連續(xù)分布的矢量場(chǎng),描述磁場(chǎng)的基本物理量是磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量B,也可以用磁感線形象地圖示。然而,作為一個(gè)矢量場(chǎng),磁場(chǎng)的性質(zhì)與電場(chǎng)頗為不同。運(yùn)動(dòng)電荷或變化電場(chǎng)產(chǎn)生的磁場(chǎng),或兩者之和的總磁場(chǎng),都是無(wú)源有旋的矢量場(chǎng),磁力線是閉合的曲線族,不中斷,不交叉。換言之,在磁場(chǎng)中不存在發(fā)出磁力線的源頭,也不存在會(huì)聚磁力線的尾閭,磁力線閉合表明沿磁力線的環(huán)路積分不為零,即磁場(chǎng)是有旋場(chǎng)而不是勢(shì)場(chǎng)(保守場(chǎng)),不存在類似于電勢(shì)那樣的標(biāo)量函數(shù)。
磁感應(yīng)強(qiáng)度:與磁力線方向垂直的單位面積上所通過(guò)的磁力線數(shù)目,又叫磁力線的密度,也叫磁通密度,用B表示,單位為特(斯拉)T。
磁通量:磁通量是通過(guò)某一截面積的磁力線總數(shù),用Φ表示,單位為韋伯(Weber),符號(hào)是Wb。通過(guò)一線圈的磁通的表達(dá)式為:Φ=B·S(其中B為磁感應(yīng)強(qiáng)度,S為該線圈的面積。)1Wb=1T·m2
磁場(chǎng)方向:規(guī)定小磁針的北極在磁場(chǎng)中某點(diǎn)所受磁場(chǎng)力的方向?yàn)樵撾姶艌?chǎng)的方向。從北極出發(fā)到南極的方向。
磁感線:在磁場(chǎng)中畫(huà)一些曲線,使曲線上任何一點(diǎn)的切線方向都跟這一點(diǎn)的磁場(chǎng)方向相同,這些曲線叫磁力線。磁力線是閉合曲線。規(guī)定小磁針的北極所指的方向?yàn)榇帕€的方向。磁鐵周?chē)拇帕€都是從N極出來(lái)進(jìn)入S極,在磁體內(nèi)部磁力線從S極到N極。
電磁場(chǎng)是電磁作用的媒遞物,是統(tǒng)一的整體,電場(chǎng)和磁場(chǎng)是它緊密聯(lián)系、相互依存的兩個(gè)側(cè)面,變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng),變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng),變化的電磁場(chǎng)以波動(dòng)形式在空間傳播。電磁波以有限的速度傳播,具有可交換的能量和動(dòng)量,電磁波與實(shí)物的相互作用,電磁波與粒子的相互轉(zhuǎn)化等等,都證明電磁場(chǎng)是客觀存在的物質(zhì),它的“特殊”只在于沒(méi)有靜質(zhì)量。
磁力下載
磁力下載是BT的進(jìn)化。最早期的BT就是一個(gè)種子(seed),它是由一個(gè)待發(fā)布文件外加一些tracker經(jīng)過(guò)計(jì)算得到的一個(gè)文件,通過(guò)BT的網(wǎng)絡(luò)吸收營(yíng)養(yǎng),最后長(zhǎng)成一棵大樹(shù)。這個(gè)種子需要水壺(tracker服務(wù)器)不斷的澆灌才能成長(zhǎng)。Tracker服務(wù)器是早期下載中必須的角色。它工作的過(guò)程是這樣的:
Client向tracker發(fā)一個(gè)HTTP的GET請(qǐng)求,并把它自己的信息放在GET的參數(shù)中;這個(gè)請(qǐng)求的大致意思是:我是xxx(一個(gè)唯一的ID),我想下載yyy文件,我的IP是aaa,我用的端口是bbb。
tracker對(duì)所有Client的信息進(jìn)行維護(hù),當(dāng)它收到一個(gè)請(qǐng)求后,首先把Client的信息記錄下來(lái)(如果已經(jīng)記錄在案,那么就檢查是否需要更新),然后將一部分參與下載同一個(gè)文件(一個(gè)Tracker服務(wù)器可能同時(shí)維護(hù)多個(gè)文件的下載)的另一個(gè)Client的信息返回給對(duì)方。
Client在收到Tracker的響應(yīng)后,就能獲取其它Client的信息,那么它就可以根據(jù)這些信息,與其它Client建立連接,從它們那里下載文件片斷。
水壺不總是會(huì)工作,偶爾也罷工偷懶,偶爾也會(huì)被人惦記上,于是,為了擺脫對(duì)水壺的依賴,DHT(Distributed?Hash?Table,分布式哈希表)和PEX - Peer?Exchange,節(jié)點(diǎn)信息交換技術(shù)就出現(xiàn)了。
2005年,BT軟件開(kāi)始引入這種技術(shù),在BT中被稱為DHT協(xié)議。DHT是一種分布式存儲(chǔ)方法。DHT的作用是找到那些與本機(jī)正在下載(上傳)相同文件的對(duì)端主機(jī)(Peer),當(dāng)然,實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程并不依賴Tracker服務(wù)器。在DHT網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)客戶端負(fù)責(zé)一個(gè)小范圍的路由,并負(fù)責(zé)存儲(chǔ)一小部分?jǐn)?shù)據(jù),從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)DHT網(wǎng)絡(luò)的尋址和存儲(chǔ)。這種信息獲取方式保證了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有單個(gè)的中心,即使一個(gè)節(jié)點(diǎn)下線,依然可以通過(guò)其他節(jié)點(diǎn)來(lái)獲取文件,因此也就不需要Tracker服務(wù)器來(lái)告訴你,其他節(jié)點(diǎn)在什么地方。
雖然DHT解決了去中心化的問(wèn)題,但要在沒(méi)有“中心協(xié)調(diào)員”(Tracker)的情況下實(shí)現(xiàn)高效尋址,就要借助PEX。PEX所提供的功能有點(diǎn)類似于以前的Tracker服務(wù)器,但工作方式卻非常不同。舉個(gè)例子,我叫D,我有A需要的東西,但是A不認(rèn)識(shí)我,A只認(rèn)識(shí)B,B只認(rèn)識(shí)C,我只認(rèn)識(shí)C,這樣A就可以通過(guò)B–C,從而找到我?,F(xiàn)在Tracker服務(wù)器的功能已經(jīng)可以被DHT+PEX所取代。
磁力鏈接(Magnet?URI)出場(chǎng)了。如果說(shuō)現(xiàn)實(shí)中,待發(fā)布的文件就是一個(gè)人,我們?nèi)绾握业剿??指紋,是的,每個(gè)人都有一個(gè)獨(dú)一無(wú)二的指紋,指紋所蘊(yùn)含的信息,足以找到這個(gè)人,而磁力鏈接(Magnet?URI)就是描述這個(gè)指紋的一段信息,注意,是一段信息而已,僅僅存在于精神世界的信息。所以,沒(méi)有人能消滅它!于是我們看到了現(xiàn)在一個(gè)全新的BT世界,DHT+PEX網(wǎng)絡(luò)和Magnet?Link取代了種子和Tracker服務(wù)器,沒(méi)有了中心協(xié)調(diào)員,連根源都沒(méi)有了,它實(shí)現(xiàn)了真正的人人平等。
