静磁学
静磁学研究由恒定电流和永磁化产生的稳定磁场。
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Definition
研究由稳定（不随时间变化）电流和静态磁化产生的磁场、磁力和磁势，其由毕奥-萨伐尔定律以及等效的安培定律和磁场的无散度性质所支配。
Scope
静磁学是电磁学的一个分支，研究由稳定电流或静态磁化产生的、不随时间变化的磁场。它涵盖了毕奥-萨伐尔定律、安培环路定律、磁矢量势、电流和偶极子上的磁力和力矩，以及磁性材料的响应。它不包括时变场和感应现象，这些属于完整的电动力学范畴。
Sub-topics
Core questions
- 给定稳恒电流分布会产生怎样的磁场？
- 磁力和力矩如何作用于电流和磁偶极子？
- 为什么不存在磁荷，以及由此会产生什么结果？
- 材料如何获得和改变磁化强度？
Key concepts
- 磁场
- 稳恒电流
- 毕奥-萨伐尔定律
- 安培定律
- 磁矢量势
- 磁偶极子
- 磁导率
- 洛伦兹力
Key theories
- 毕奥-萨伐尔定律
- 每个电流元产生的磁场垂直于电流方向和到场点的连线，并随距离的平方反比衰减；对整个电路积分即可得到总磁场。
- 安培环路定律
- 磁场沿闭合回路的线积分等于回路所包围的电流乘以磁导率，为对称电流几何结构提供了高斯定律在静磁学中的对应物。
- 不存在磁单极子
- 未观测到孤立的磁荷，因此磁场是无散度的，磁力线形成闭合回路；这使得磁场可以表示为矢量势的旋度。
Clinical relevance
静磁学是电磁铁、磁共振成像场设计、电动机和发电机、磁数据存储以及等离子体和加速器物理中磁约束的基础。
History
1820年，奥斯特发现电流能使指南针偏转，将电与磁联系起来。数月之内，毕奥和萨伐尔测量了电流产生的磁场，安培则提出了电流间的力定律和环路定律，从而将静磁学确立为一门定量科学。
Key figures
- Hans Christian Ørsted
- André-Marie Ampère
- Jean-Baptiste Biot
- Félix Savart
Related topics
Seminal works
- jackson1998
- griffiths2017
- purcell2013
Frequently asked questions
- 为什么静磁学中没有磁单极子？
- 从未检测到孤立的磁荷，因此磁力线没有源或汇，总是闭合的；这通过磁场的散度为零来表示。
- 安培定律与高斯定律有何相似之处？
- 两者都将微分场定律转化为方便的积分关系；高斯定律将电通量与包围的电荷联系起来，而安培定律将磁场的环流与包围的电流联系起来，两者都简化了对称问题。