电场与磁场之间有什么联系
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发布时间：2024-09-30 16:58
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热心网友
时间：2024-10-14 15:21
电场的产生源于电荷，它是矢量场，方向被规定为从正电荷带负电荷。在静电场中，电场被电荷（正或者负电荷，或者都有）激发，分别对应从无穷远处到负电荷，从正电荷到无穷远处，从正电荷到负电荷的电场，但无论上述三种方式中的任何一种情况，电场都有源头，故静电场是无旋有源场。这儿的关键在于，带正电荷的物质（比如质子）或者带负电荷的物质（比如电子）是可以单独存在的。
再说磁场。我们都知道磁铁分两极，磁场从正极出发到负极，可你见过单极的磁铁么？无论你怎么分割磁铁，它总有对应的两极分布于同一物体的两端。因为目前为止我们都没发现磁单极的存在。（ps有科学理论猜想有，并且有科学家制造了仪器在太空中寻找，但目前还没找到）。所以我们目前认识的磁场必定从一空间位置出发，最终又回到了原点，也就是无源有旋场。
最后还要说的是，非静电电场是无源的旋度场。打个比方，电流流过导体（我们以金属为例），金属导体呈现电中性，但由于电感应效应，它两端可认为非别带了等量的正负电荷，此时端电荷激发的电场，从正端回到负端，这部分电场就是无源有旋电场。以上只是比喻便于理解散度和旋度，真正的旋度电场产生于变化的磁场*（这个磁场有产生于电流即变化的电场），而并非上述那样。所以说，电场得依据情况来分别它是否有源。磁场，就目前而言它是无源的旋度场，但是如果找到了磁单极子，那么它激发出来的磁场又是有源的了。一个场的旋度和散度，其实并非场的固有属性，它不是由这个场的名称决定，而是由它被激发的原因决定的。
就答这么多了，希望对你有帮助。
-------------------------2016/11/18---------------------------------------------------------------------------
最近忙着考试什么的，没注意有人看了我当初裸写的答案。之所以说裸写是因为当时并没在去翻阅文献，只是凭着自己以前的记忆和理解写下的，所以有些不严谨的，还请原谅。在此我要对我回答的不严谨的地方做些声明和补充。然后在回答一下评论里的提问。
1.关于非静电场是有旋场
其实要想搞清楚电磁场就绕不开麦克斯韦方程:
语言描述一下上述四个方程依次是：
(1)磁电感应强度的散度等于电荷密度，也就是电荷产生发散的场 ；(2)时变的磁场产生旋转电场；(3)磁场的散度为零，不存在磁单极子；(4)电流密度和时变电感应强度产生旋转的磁场。所以说我上面对非静电场中旋转电场的解释有些牵强，但作为一种理解，这样把电荷看成与磁荷一样不可分，从而去理解旋转电场也未尝不可。事实上应该冲麦克斯韦方程去理解才是严谨的，如(4)描述，是运动的电荷(电流密度J0)和变化的电感应强度（例如介质改变引起介电常数变化）产生了旋转的磁场，然后如(2)描述，这个磁场产生了旋转的电场。当然电磁场是同时存在不分先后的，这里然后只是承接上文没有时间先后的意思。
2.关于磁单极子
1931年英国物理学家保罗·狄拉克就利用数学公式预言了磁单极子的存在。到今天在实验中找到了许多间接证明，但目前而言的确没有确凿证据证明磁单极子存在，但很多理论预言和佐证它的存在比如弦理论，有磁单极子会更完善。同时也有人根据相对论假设磁场是电场的相对论效应，又佐证它不会存在。谁证明了，妥妥的下一个诺贝尔，当然，这里证伪比证明难多了，毕竟找到磁单极子就能证明，找不到却难以证伪。就目前研究而言，它极有可能是存在的。若磁单极子存在，那么也就有了磁荷密度和磁流密度，那么麦克斯韦方程就得改写为：
但其实也就是补充而已，并没有动摇麦克斯韦方程的根基。因为即使磁单极子存在也是在极其极端的条件下。在普通条件下或者近似的可认为，在我们应用这个理论的范畴内旧的麦克斯韦依旧成立。
3.关于旋和源（旋度和散度）
有知友纠结于旋和源的概念问题。从某种意义上而言，旋和源是逻辑对立的。如果上面的空间解释不能理解，可以换为数学角度试一下。其实他们只是两种不同的基本的矢量场的数学描述。发散的矢量不可能自闭(自旋)，自旋的矢量也不可能发散，因为在逻辑上他们本就是对立的。所以无旋即是有源，无源自当有旋。至于更详细的去解释旋这一概念，我真的没办法，建议知友去理解一下高数里的斯托克斯公式，然后也许旋度就好理解了。
