磁單極問題,磁鐵的極性問題

時間 2022-03-05 08:40:02

1樓:寧願求知

假設磁單極從很遠的地方運動過來,電流逐漸增大,到與線圈同面時最大,然後逐漸減少,方向不變。

2樓:匿名使用者

不知道是不是要求定量的計算。

麥克斯韋方程組告訴我們磁單極不存在,但是在電磁學的理論基礎上這個題目是有解的。

由安培定則可以確定電流方向,由磁通量變化可判斷感應電流大小。

由環所在的面做一個平面

設小環半徑問r,則面積為派r方。

磁單極距小環為h,磁感應強度為b

當磁單極向下移動dh後,小環的磁通量變化與「以磁單極為圓心,過圓環的球面所對的立體角成正比」(這句話我實在不知道怎麼表達,希望你能看明白我的意思。

立體角變化d偶米噶和下降的dh有關。

由 感應電動勢=d磁通量/dt可求感應電動勢磁通量中顯含磁單極下降速度,dt=ds/v所以下面的時間是可以約掉的。

在這裡打希臘字母實在不方便,寫的不好希望你能看明白。

我認為這個題目的主要在於知道磁通量變化與環所對的立體角的關係的確定,以及下降的位置與立體角的關係。

3樓:

每一個磁體都有兩極,磁單極在目前還沒發現,但在2023年物理雪茄在一篇文章中明確指出:在自然界中有磁單極存在,科學家從力量對磁單極進行研究,認為磁磁單極的質量超過質子質量的5000倍.而現在的大統一理論中,認為磁單極的質量約是質子質量的10的16次方倍.科學家指出:在宇宙大**的一瞬間,產生了能量極高的磁單極.但現在磁單極已並不存在或還未發現!

暫且假設有磁單極,如果它的磁感線是不閉合的直線,則當n磁單極勻速穿過一閉合線圈時,假設磁極從很遠的地方運動過來,那麼同過線圈的磁感線均勻增加,產生的電流為恆定電流i,直到磁體剛要穿過時同過線圈的磁感線已達到最多,接下來在穿國的過程磁感線的條數就沒變化,也就沒電流了!如果磁感線是閉合的,則通過線圈的磁感線先勻速增加後勻速減少(假設沒有漏磁,也就是沒有磁損失),也就是沒有電流也從0立即變為i再立即變為反方向的i(兩個方向的電流大小相等)!

4樓:

高中物理題目是吧

單磁極通過線圈,電流方向不改變的,你應該學過自感現象吧,同過右手定則可以判斷的,很簡單的

5樓:天龍

假設一磁體只有n極從左向右穿過一圓形線圈,由於穿過的磁感線增多,電流強度先增大後減小,從左側看,電流方向先順時針後逆時針。

6樓:

同意[寧願求知 - 經理 四]的說法

7樓:

電流減小到0為止

電流方向不變

8樓:匿名使用者

在接近線圈時,線圈切割的磁場強度逐漸變強,且由斜向切割變為垂直的切割,因此感應電流逐漸增大,到與線圈同面時最大。然後電流逐漸變小,原因與之相同。電流方向不變,始終為逆時針,可用右手定則判斷。

9樓:經翊

在現實生活中,人們對磁鐵具有兩個磁極是深信不疑的。一塊磁鐵,無論把它分割得多麼小,它總是具有兩個磁極。這意味著磁體的南極和北極不能單獨存在。

這種現象反映在電動力學的基本方程中,就是電場是有源場,源就是電荷,而磁場是無源場,磁荷(磁單極)不存在。

然而,電和磁有著許多相似之處。電和磁的早期研究就是從它們之間的相似性著手的。許多自然現象表明電和磁可能是對稱的,若不存在磁荷,就破壞了電和磁的對稱性。

所以人們認為自然界中可能有磁單極存在,如果真的是這樣,電磁理論形式將更加完美。

2023年,著名的英國物理學家狄拉克證明了磁單極和量子力學中的薛定諤方程可以一致地存在。他指出,如果自然界中存在磁單極子,則量子論給出電荷是量子化的,即任何粒子所帶的電量必須是一個基本電荷的整數倍。由於電荷的量子化乃是一個基本的物理事實,狄克拉的理論就引起了人們的廣泛注意,從而開創了磁單極研究的新的時代。

然而,儘管狄拉克的理論是完美的,結果也是非常迷人的,但這並不能作為磁單極存在的證據。磁單極是否真正存在,只能由實驗來確定。

用實驗來確定一個粒子的存在,是一件很不容易的事情。磁單極的特殊性質決定了用實驗來尋找磁單極是極其困難的。然而,這些困難並未阻止物理學家去探索和追求。

人們曾經期望用高能加速器來產生磁單極子。如果這類實驗能成功的話,人們就會同時找到磁單極子和它的反粒子。可是實驗沒有發現任何有意義的結果。

當然,這並不能說明磁單極一定不存在。但是這個結果卻表明磁單極的靜止質量很大,現在使用的加速器無法提供足夠的能量使其產生。

人為產生磁單極的實驗不能成功,人們只好求助於大自然的恩賜。於是,人們想了許多方法來捕捉自然存在的磁單極。實驗物理學家首先想到了宇宙線,因為宇宙線所具有的能量比目前實驗室中能夠產生的能量不知要大多少倍,很可能在宇宙線中存在著磁單極。

2023年夏,美國加利福尼亞大學和休斯頓大學組成的一個聯合科研小組聲稱他們發現了一個磁單極。實驗是這樣的:把一些記錄儀器用氣球送上天空,並把它們保持在靠近大氣頂部處一些日子,然後,把儀器放下來進行分析。

他們從乳膠片上發現了一條不同於帶電粒子的徑跡。這條徑跡與理論分析得到的磁單極的徑跡相吻合。於是他們認為這就是磁單極。

然而,對這個結果,許多物理學家持否定態度。

2023年,美國斯坦福大學的blas cabrera做了一個十分精巧的實驗。他把一個直徑為5cm的鈮線圈降溫至9k,使其成為超導線圈,並把它放在一個超導的鉛箔筒中。該筒用以遮蔽掉一切帶電粒子引起的磁通量和消除外界磁場的影響,只有磁單極進入鈮線圈時可以引起磁通量的變化。

2023年2月14日下午1時53分,他們的儀器測到的磁通量突然增高。經反覆研究,他們認為這是磁單極進入鈮線圈引起的變化。

迄今為止,這個實驗還未重複做成,所以這個實驗結果還不能被肯定。因為對僅出現一次的現象,想正確確定其出現的原因是非常困難的。所以在物理實驗中,對無法重複的實驗現象不予肯定。

幾十年過去了,尋找磁單極的工作仍然沒有振奮人心的結果。然而眾多的實驗物理學家並沒有氣餒,而是以更大的熱情投入實驗。如果能找到磁單極的話,電荷量子化這一自然界的基本特徵就會得到很好的解釋,當今的電動力學、量子電動力學就必須做必要的修改,對宇宙起源的認識也會更加深入。

總之,磁單極的存在將會引起物理學的巨大變化。

磁鐵的極性問題 10

10樓:袖底風

把一根磁棒截成兩段,可以得到兩根新磁棒,它們都有南極和北極。事實上,不管你怎樣切割,新得到的每一段小磁鐵總有兩個磁極。因此,人們認為磁體的兩極總是成對的出現,自然界中不會存在單個磁極。

然而,磁和電有很多相似之處。例如,同種電荷互相推斥,異種電荷互相吸引;同名磁極也互相推斥,異名磁極也互相吸引。用摩擦的方法能使物體帶上電;如果用磁鐵的一極在一根鋼棒上沿同一方向摩擦幾次,也能使鋼棒磁化。

但是,為什麼正、負電荷能夠單獨存在,而單個磁極卻不能單獨存在呢?多年來,人們百思而不得其解。

2023年,著名的英國物理學家狄拉克,從理論上預言磁單極是可以獨立存在的。他認為:「既然電有基本電荷——電子存在,磁也應該有基本磁荷——磁單極子存在。

」他的這一預見吸引了不少物理學家用各種方法去尋找磁單極子。人們在各種物質中,如礦物、火山灰、隕石、月球土壤中尋找磁單極子;也在加速器產生的粒子中尋找過磁單極子,用最先進的方法和最精密的儀器,但都一無所獲。漸漸地,人們認為磁單極子可能根本不存在。

但是,在2023年,美國科學家在高空氣球上探測宇宙射線時,意外地發現了一條單軌跡。經分析,認為這條軌跡是磁單極子留下的痕跡。然而這並不能說明真正找到了磁單極子。

2023年2月14日,美國斯坦福大學的物理學家布拉斯·卡布雷拉宣佈,他利用超導線圈發現了一個磁單極子,不過後來再沒有找到新的磁單極子。科學實驗必須能經得起多次的重複,所以,僅有這一事例還不能證實磁單極子的存在。

目前,尋找磁單極子的工作仍在繼續進行,科學家們不斷改進實驗方法,提高探測儀器的精度。實現理想也許要經過好幾代人的努力,這是一項長期而艱鉅的任務。

參考資料:《物理世界》第二冊

我國科學家證明單磁極的存在

據《科技**》記者鄭千里報道:傳統電動力學的基本結論之一,是南北磁極總會成對出現,不存在單個的磁極(磁單極),但中科院物理研究所研究員方忠等人首次證明了磁單極的存在。這一研究結果,發表在10月3日美國出版的《科學》雜誌上。

為了追求電磁場的對稱統一,世界著名物理科學家狄拉克2023年首次預言了磁單極的存在,然而迄今為止,各國科學家進行了種種努力,仍然缺乏有力的實驗證據證明其存在。

方忠卻從另一個角度考慮這個問題:現代物理學特別是材料科學的迅速發展,導致了晶格倒空間概念的提出;因為晶體具有嚴格的週期對稱性,其中電子的行為必須要用量子力學中的波函式的概念來描述。每一個可能的電子佔據態相應於晶格倒空間(動量空間)中的一個波函式。

電子的波函式與其他任何波動如聲波、水波等一樣都具有相干性,其相干圖樣與晶體材料的結構及磁性有關。當動量空間中的兩個波函式具有相同的能量時(即簡併態),此兩個波函式之間的位相差將形成一個勢能奇點。從而導致此點周圍電磁場分佈的改變。

方忠等人詳細分析了此種動量空間中的勢能奇點問題(berryphase),首次提出其實質上相應於倒空間的一種磁單極存在形式。這種磁單極並非存在於實際空間,而是存在於晶體的動量空間中。並且,這種磁單極具有很低的能量,能夠在實驗中很容易觀測到。

最直接的方法是測量磁性晶體中的反常hall效應。由於磁單極的存在,電子的hall輸執行為受到很大影響,導致其反常hall係數與晶體的磁化強度成非線性關係,而並非以前**的線性關係。方忠基於以上理論,並通過第一原理計算的方法,直接計算出了鈣鈦礦型釕氧化物中的反常hall係數,並與日本著名實驗科學家十倉好紀領導的實驗小組測量的實驗結果進行了比較,得到了一致的結果。

此結果將可能對超導機理的研究、及具有特殊電磁特性的新材料的設計等,起到直接的理論指導作用。

11樓:

據說,有「磁單極子」的存在。不過好像也沒人能通過實驗的方法獲得。

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