磁偶极子场
数学上可以把一个磁偶极子看成是由强度为+Qm及-Qm的两个磁极组成,它的实体 和磁极间距都无限小,但是磁矩m有限磁偶极子产生的场即磁偶极子场。磁偶极子可 代表一个理想的单元磁铁。磁偶极子的概念是了解从小磁颗粒到整个地球物质磁性状态的 基础。下面推导一下磁偶极子在距中心r远的P点所产生的磁场表达式,如图3-4所示。这个简单的计算有助于定量地理解磁性物体产生的磁效应。
与一个质点产生的重力位相类似,P点的磁位W是这个单元磁铁正磁荷和负磁荷作 用之和: 式中δ(1/r)代表微差(1/r1-1/r2)。此外,如果l无限小,那么δ(1/r)/l就是(1/r)沿l方向上的梯度。当坐标系这样选择,使l在z方向上,且 ,则W的 表达式可写成
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由位的负导数能得到相应方向上的磁场强度,因此P点沿r方向的磁场是
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P点沿垂直r方向的磁场是
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图3-4 一个磁偶极子产生的磁场
用Z0(=Hr)和H0(=Hθ)表示P点磁场的两个 分量,总磁场 ,并以角度I倾向于 Hθ,I角由下式给出:
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磁偶极子场的以上公式在地磁学中极为重要,如果造一个大球,在它的中心放一个很 小的磁棒,在球面上任一点P处产生的磁场就如图3-4所示。从位场理论能证明均匀磁 化球体外部的磁场和它在中心放一个磁矩相等的磁偶极子所产生的磁场完全一样。地球的 磁场也类似于一个磁化球的场,这将在地球磁场一节中介绍。
电偶极子磁偶极子的物理概念
电偶极子是一对隔一定距离,电量相等,正负相反的电荷
磁偶极子是一圈封闭循环的电流
什么是偶极子?电偶极子与磁偶极子有什么区别?
众所周知,随着电子技术的快速发展,智能天线技术已经广泛地应用在通信行业上,并且通过对无线信号的高速处理,极大地增进了对频谱的使用,比如现在全球金融5G的高速发展期,智能天线技术也迎来了更大的发展空间。其中智能天线也就是偶极子天线,偶极子指的是距离相近但符号相反的两个电偶极子或磁偶极子,而两者在组成以及场的性质和分布方面有所不同。首先,偶极子指的是符号相反但距离很近的两个电荷或电磁荷。在物理上,偶极子指的是在实轴上的距离接近,但是周围没有其他开环零极点的一对零极点,一般情况下,这种零极点的距离会比其到其他零点的偶极矩小五倍以上,所以这个距离可以被消除,从而简化系统模型。而偶极子分为电偶极子和磁偶极子,其中电偶极子是有一定的电偶极矩的,电量相等,正负符号相反的一对电荷,磁偶极子指的是在封闭循环的电流圆环。而偶极矩也分为电偶极矩和磁偶极矩,电偶极矩的方向和电荷方向一致,磁偶极矩则是可以使用右手法则来判断。
然后,电偶极子以及磁偶极子在组成、场的性质和分布方面有所不同。虽然都是偶极子的一种,但两者是有很大的区别的。在组成方面,电偶极子是一对等量但不等号的点电荷所组成的,而磁偶极子则是一个闭合的小电流环,是有磁荷所产生的。并且由此可以知道,其产生的电场和磁场是不同的,电场是开合的,而磁场是闭合的。其次在偶极子分布方面,在离偶极子比较远的时候,无论是电偶极子还是磁偶极子,其产生的电场和磁场的分布都是相同的,但是在偶极子距离比较近的时候则是不相同的。
最后,偶极子的应用非常广泛,比如在GPS、蓝牙等便携式无线设备方面的应用等等,所以在未来随着电子技术的不断发展,偶极子将会有更大的发展空间。
什么是偶极子??希望是自己理解后的说法
偶极子:dipole, di-意思是“两个”,pole 意思是“极”,南极北极的“极”。
(1)电偶极子(electric dipole):两个带有等量异号电荷,且正负电荷相距很小的电荷系统。比如说,一个中性原子,它的正电荷中心位于其原子核上,而它的负电荷(电子)中心的分布取决于核外电子的分布情况。如果其电子云分布为以原子核为中心的球形对称分布,那么,该原子的电偶极矩(dipole moment)为零。如果它的电子云分布不是球形对称分布,那么,负电荷中心与正电荷中心不相重合,也就是,该原子就是一个偶极子。那么,这个原子在外电场中的行为,就是一个电偶极子在电场中的行为;同时,尽管该原子为电中性的,由于正负电中心不重合,它周围形成一个电场。偶极子周围的电场,教科书上都有。研究电介质的时候,常常把它的原子或分子看成一个偶极子。有的分子它“生来”就有偶极矩,即这类分子在没有外电场时,它的正负电荷中心是分开的,这样的分子,叫做有极分子。有的分子只有在有了外电场时才被极化(polarized),这类分子叫无极分子。
深入讲的话,偶极矩是个矢量:p = q l,式中 p 为偶极矩,l(小写的 L)表示从负电中心指向正电中心的一个位置矢量,q 为单个电荷电量,取正值。
(2)磁偶极子(magnetic dipole),同电偶极子类似,如果能有一对单磁北极与磁南极,它们各自“磁荷”相等,相互靠得很近,就是一个磁偶极子了。实际上磁是由电产生的。因此,在定义磁偶极子时用了一个闭合的通电线圈,它的磁力线,与一个小型条形磁铁的磁力线相当。
下面就不详细讲述了。
以上内容请参考。
在物理学中什么是偶极子?什么是磁偶极子?
M=IS*B
I 电流大小
S 电流包含的面积
B 磁场强度
注意用叉乘 S 和B 均为矢量 磁偶极矩方向右手定则