電磁場(chǎng)

電磁場(chǎng)（electromagnetic field）是有內(nèi)在聯(lián)系、相互依存的電場(chǎng)和磁場(chǎng)的統(tǒng)一體和總稱。隨時(shí)間變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)，隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，兩者互為因果，形成電磁場(chǎng)。電磁場(chǎng)可由變速運(yùn)動(dòng)的帶電粒子引起，也可由強(qiáng)弱變化的電流引起，不論原因如何，電磁場(chǎng)總是以光速向四周傳播，形成電磁波。電磁場(chǎng)是電磁作用的媒遞物，具有能量和動(dòng)量，是物質(zhì)存在的一種形式。電磁場(chǎng)的性質(zhì)、特征及其運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律由麥克斯韋方程組確定。

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”只在于沒有靜質(zhì)量。

在電磁學(xué)里，磁石、磁鐵、電流、含時(shí)電場(chǎng)，都會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)。處于磁場(chǎng)中的磁性物質(zhì)或電流，會(huì)因?yàn)榇艌?chǎng)的作用而感受到磁力，因而顯示出磁場(chǎng)的存在。磁場(chǎng)是一種矢量場(chǎng)；磁場(chǎng)在空間里的任意位置都具有方向和數(shù)值大小。

主要應(yīng)用領(lǐng)域

電磁場(chǎng)（或波）為能量一種形式，是當(dāng)今世界*重要的能源，研究領(lǐng)域涉及電磁能產(chǎn)生、存儲(chǔ)、變換、傳輸和應(yīng)用。

電磁波作為信息的載體，成為信息發(fā)布與通信的主要手段，研究內(nèi)容包括信息發(fā)布、交換、傳輸、儲(chǔ)存、處理、再現(xiàn)和應(yīng)用.

電磁波作為探測(cè)未知世界的一種重要手段，主要研究領(lǐng)域?yàn)殡姶挪ㄅc目標(biāo)的相互作用特性、目標(biāo)探測(cè)及其特征的獲取。

電磁波作為測(cè)控和定位技的手段，構(gòu)成現(xiàn)代工業(yè)、交通、國防等領(lǐng)域的應(yīng)用基礎(chǔ)

電、磁現(xiàn)象是大自然*重要的往來現(xiàn)象，也*早被科學(xué)家們關(guān)心和研究的物理現(xiàn)象，其中貢獻(xiàn)*大的有來頓、富蘭克林、伏打等科學(xué)家。

19世紀(jì)以前，電、磁現(xiàn)象作為兩個(gè)獨(dú)立的物理現(xiàn)象被廣泛的關(guān)注和研究。正是由于這些研究為電磁學(xué)理論的建立奠定了基礎(chǔ)。18世紀(jì)末期，德國哲學(xué)家謝林認(rèn)為，宇宙是有活力的，而不是僵死的，認(rèn)為電是宇宙的活力和靈魂；電-磁-光-熱現(xiàn)象相互聯(lián)系。奧斯特是謝林的信徒，從1807年開始研究電與磁之間的關(guān)系。1820年發(fā)現(xiàn)電流以力作用于磁針安培發(fā)現(xiàn)作用力的方向和電流的方向以及磁針到通過電流的導(dǎo)線的垂直線方向相互垂直，并定量建立了若干數(shù)學(xué)公式。這表明，電流與磁之間存在著密切的聯(lián)系。法拉第相信電、磁、光、熱相互聯(lián)系。奧斯特1820年發(fā)現(xiàn)電流以力作用于磁針后，法拉第敏銳地意識(shí)到磁也一定能夠?qū)﹄姰a(chǎn)生影響。1821年他開始探索磁生電效應(yīng)。1831年他發(fā)現(xiàn)；當(dāng)磁捧插入導(dǎo)體線圈時(shí)；線圈中產(chǎn)生電流。表明電與磁之間存在密切聯(lián)系。麥克斯韋深入研究并探討了電與磁之間發(fā)生作用的問題，發(fā)展了場(chǎng)的概念。在法拉第實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，總結(jié)了宏觀電磁現(xiàn)象規(guī)律，引進(jìn)位移電流的概念，提出了一組描述電磁現(xiàn)象的規(guī)律偏微分方程，即麥克斯韋方程組，建立了宏觀經(jīng)典電磁場(chǎng)理論德國科學(xué)家赫茲, 1887 年用火花隙激勵(lì)一個(gè)環(huán)狀天線，用另一個(gè)帶隙的環(huán)狀天線接收，證實(shí)了麥克斯韋關(guān)于電磁波存在的預(yù)言，這一重要的實(shí)驗(yàn)導(dǎo)致了后來無線電報(bào)的發(fā)明。從此開始了電磁場(chǎng)和電磁波理論的應(yīng)用與發(fā)展時(shí)代。

地磁場(chǎng)

地磁場(chǎng)（geomagnetic field）是從地心至磁層頂?shù)目臻g范圍內(nèi)的磁場(chǎng)。地磁學(xué)的主要研究對(duì)象。人類對(duì)于地磁場(chǎng)存在的早期認(rèn)識(shí)，來源于天然磁石和磁針的指極性。地磁的北磁極在地理的南極附近；地磁的南磁極在地理的北極附近。磁針的指極性是由于地球的北磁極（磁性為S極）吸引著磁針的N極，地球的南磁極（磁性為N極）吸引著磁針的S極。這個(gè)解釋*初是英國W.吉伯于1600年提出的。吉伯所作出的地磁場(chǎng)來源于地球本體的假定是正確的。這已為1839年德國數(shù)學(xué)家C.F.高斯首*運(yùn)用球諧函數(shù)分析法所證實(shí)。 

地磁的磁感線和地理的經(jīng)線是不平行的，它們之間的夾角叫做磁偏角。中國古代的杰出科學(xué)家沈括是**個(gè)注意到磁偏角現(xiàn)象的科學(xué)家。   

地球的基本磁場(chǎng)可分為偶極子磁場(chǎng)、非偶極子磁場(chǎng)和地磁異常幾個(gè)組成部分。偶極子磁場(chǎng)是地磁場(chǎng)的基本成分，其強(qiáng)度約占地磁場(chǎng)總強(qiáng)度的90%，產(chǎn)生于地球液態(tài)外核內(nèi)的電磁流體力學(xué)過程，即自激發(fā)電機(jī)效應(yīng)。非偶極子磁場(chǎng)主要分布在亞洲東部、非洲西部、南大西洋和南印度洋等幾個(gè)地域，平均強(qiáng)度約占地磁場(chǎng)的10%。地磁異常又分為區(qū)域異常和局部異常，與巖石和礦體的分布有關(guān)。   

地球變化磁場(chǎng)可分為平靜變化和干擾變化兩大類型。平靜變化主要是以一個(gè)太陽日為周期的太陽靜日變化，其場(chǎng)源分布在電離層中。干擾變化包括磁暴、地磁亞暴、太陽擾日變化和地磁脈動(dòng)等，場(chǎng)源是太陽粒子輻射同地磁場(chǎng)相互作用在磁層和電離層中產(chǎn)生的各種短暫的電流體系。磁暴是全球同時(shí)發(fā)生的強(qiáng)烈磁擾，持續(xù)時(shí)間約為1～3天，幅度可達(dá)10nT（納特）。其他幾種干擾變化主要分布在地球的極光區(qū)內(nèi)。除外源場(chǎng)外，變化磁場(chǎng)還有內(nèi)源場(chǎng)。內(nèi)源場(chǎng)是由外源場(chǎng)在地球內(nèi)部感應(yīng)出來的電流所產(chǎn)生的。將高斯球諧分析用于變化磁場(chǎng)，可將這種內(nèi)、外場(chǎng)區(qū)分開。根據(jù)變化磁場(chǎng)的內(nèi)、外場(chǎng)相互關(guān)系，可以得出地球內(nèi)部電導(dǎo)率的分布。這已成為地磁學(xué)的一個(gè)重要領(lǐng)域，叫做地球電磁感應(yīng)。   

地球變化磁場(chǎng)既和磁層、電離層的電磁過程相聯(lián)系，又和地殼上地幔的電性結(jié)構(gòu)有關(guān)，所以在空間物理學(xué)和固體地球物理學(xué)的研究中都具有重要意義。