磁場發展歷史

『壹』 磁流體的發展簡史

1832年法拉第復首次提出有關磁流體力學問制題。他根據海水切割地球磁場產生電動勢的想法，測量泰晤士河兩岸間的電位差，希望測出流速，但因河水電阻大、地球磁場弱和測量技術差，未達到目的。1937年哈特曼根據法拉第的想法，對水銀在磁場中的流動進行了定量實驗，並成功地提出粘性不可壓縮磁流體力學流動(即哈特曼流動)的理論計算方法。
1940～1948年阿爾文提出帶電單粒子在磁場中運動軌道的「引導中心」理論、磁凍結定理、磁流體動力學波(即阿爾文波)和太陽黑子理論，1949年他在《宇宙動力學》一書中集中討論了他的主要工作，推動了磁流體力學的發展。1950年倫德奎斯特首次探討了利用磁場來保存等離子體的所謂磁約束問題，即磁流體靜力學問題。受控熱核反應中的磁約束，就是利用這個原理來約束溫度高達一億度量級的等離子體。
然而，磁約束不易穩定，所以研究磁流體力學穩定性成為極重要的問題。1951年，倫德奎斯特給出一個穩定性判據，這個課題的研究至今仍很活躍。

『貳』 地球磁場的起源

關於地球磁場的來源，早期歷史上曾有來自北極星的傳說，但是到公元17世紀初就已經認識到地球本身就是一個巨大的磁體，不過當時仍不清楚地球磁場是怎樣產生的。隨著科學的發展，對於地球磁場觀測和地球結構的研究不斷增多和深入，對地球磁場的來源先後提出了10多種學說。按照歷史的先後對一些各有一定根據或設想的地球磁場來源學說作簡單介紹：
⑴永磁體學說，是最早提出的一種學說，認為地球內部存在巨大的永磁體，由這永磁體產生地球磁場。這是一個永磁場的假說，地球起源於一塊巨大的磁體.19世紀末，著名物理學家居里夫人發現磁石的物理特性，就是當磁石加熱到一定溫度時，原來的磁性就會消失。正好可以證明地球在誕生之初只是一塊超大的磁石，他吸引附近帶鐵、鈷、鎳元素的小行星.隕石和磁石，因為某種原因產生的高溫使這塊磁石的磁力消失而變成了電磁鐵中間的磁芯..因為這塊磁芯沒有固定所以會發生磁極顛倒，牛頓發現的地球引力其實就是磁力當然這些還需要科學家的驗證。按照「居里點」的的結論地球內部不能有一個永磁體，但是並不代表它最初不是一塊永磁體。
⑵內部電流學說，認為地球內部存在巨大的電流，形成巨大電磁體產生地球磁場，但是既未觀測到這種巨大電流，而且巨大電流也會很快衰減，不會長期存在。
⑶電荷旋轉學說（公元1900年，簡寫作1900），認為地球表面和內部分別分布著符號相反、數量相等的電荷，由地球自轉而形成閉合電流，由此電流產生磁場，但這學說缺乏理論和實驗基礎。
⑷壓電效應學說（1929），認為在地球內部物質在超高壓力下使物質中的電荷分離，電子在這樣的電場中運動而產生電流和磁場。但理論計算出這樣的磁場僅有地磁場的約千分之一（10-3）。
⑸旋磁效應學說（1933），認為地球內的強磁物質旋轉可以產生地球磁場，但這種旋磁效應產生的磁場只有地球磁場的大約千億分之一（10-11）。
⑹溫差電效應學說（1939），認為地球內部的放射性物質產生的熱量，使熔融物質發生連續的不均勻對流，這樣產生溫差電動勢和電流，由此電流產生地球磁場，但理論估計也同地球磁場不符合。
⑺發電機學說（1946－1947），認為是地球內部的導電液體在流動時產生穩恆的電流，由這電流產生地球磁場。
⑻旋轉體效應學說（1947），是根據少數天體觀測得到的經驗規律，認為具有角動量的旋轉物體都會產生磁矩，因而產生磁場。這一學說需要使用一無科學根據的常數，5年後又被提出這一學說的科學家根據精密的實驗結果加以否定了。
⑼磁力線扭結學說（1950），認為在地球磁場磁力線的張力特性和地核的較差自轉，會使原始微弱的地球磁場放大，由此產生地球磁場。
⑽霍爾效應學說（1954），認為在地球內部由於溫度不均勻產生的溫差電流和原始微弱磁場的同時使用下，會由霍爾效應產生霍爾電動勢和霍爾電流，由此產生地球磁場。
⑾電磁感應學說（1956），認為由太陽的強烈磁活動通過帶電粒子的太陽風到達地球後，會通過地球內部的電磁感應和整流作用產生地球內部的電流，由此產生地球磁場。在這些學說中，只有發電機學說（又稱磁流體發電機學說）在觀 測、實驗和理論研究上得到較多的證認，是研究和應用較多的地球磁場學說。

『叄』 電磁學發展史

電磁波的發現由於歷史上的原因（最早，磁曾被認為是與電獨立無關的現象），同時也由於磁學本身的發展和應用，如近代磁性材料和磁學技術的發展，新的磁效應和磁現象的發現和應用等等，使得磁學的內容不斷擴大，而磁學在實際上也就作為一門和電學相平行的學科來研究。電磁學從原來互相獨立的兩門科學(電學、磁學)發展成為物理學中一個完整的分支學科，主要是基於兩個重要的實驗發現，即電的流動產生磁效應，而變化的磁場則產生電效應。這兩個實驗現象，加上J.C.麥克斯韋關於變化電場產生磁場的假設，奠定了電磁學的整個理論體系，發展了對現代文明起重大影響的電工和電子技術。 麥克斯韋電磁理論的重大意義，不僅在於這個理論支配著一切宏觀電磁現象（包括靜電、穩恆磁場、電磁感應、電路、電磁波等等），而且在於它將光學現象統一在這個理論框架之內，深刻地影響著人們認識物質世界的思想。電子的發現，使電磁學和原子與物質結構的理論結合了起來，H.A.洛倫茲的電子論把物質的宏觀電磁性質歸結為原子中電子的效應，統一地解釋了電、磁、光現象。 和電磁學密切相關的是經典電動力學，兩者在內容上並沒有原則的區別。一般說來，電磁學偏重於電磁現象的實驗研究，從廣泛的電磁現象研究中歸納出電磁學的基本規律；經典電動力學則偏重於理論方面，它以麥克斯韋方程組和洛倫茲力為基礎，研究電磁場分布，電磁波的激發、輻射和傳播，以及帶電粒子與電磁場的相互作用等電磁問題，也可以說，廣義的電磁學包含了經典電動力學。關於相對論和量子理論對電磁學發展的影響，見相對論電動力學、量子電動力學。 麥克斯韋《電磁論》發表後，由於理論難懂，無實驗驗證，在相當長的一段時間里並未受到重視和普遍承認。1879年，柏林科學院設立了有獎徵文，要求證明以下三個假設：①如果位移電流存在，必定會產生磁效應；②變化的磁力必定會使絕緣體介質產生位移電流；③在空氣或真空中，上述兩個假設同樣成立。這次徵文成為赫茲進行電磁波實驗的先導。 1885年，赫茲利用一個具有初級和次級兩個繞組的振盪線圈進行實驗，偶然發現：當初級線圈中輸入一個脈沖電流時，次級繞組兩端的狹縫中間便產生電火花，，赫茲立刻想到，這可能是一種電磁共振現象。既然初級線圈的振盪電流能夠激起次級線圈的電火花，那麼它就能在鄰近介質中產生振盪的位移電流，這個位移電流又會反過來影響次級繞組的電火花發生的強弱變化。 1886年，赫茲設計了一種直線型開放振盪器留有間隙的環狀導線C作為感應器，放在直線振盪器AB附近，當將脈沖電流輸入AB並在間隙產生火花時，在C的間隙也產生火花。實際這就是電磁波的產生、傳播和接收。 證明電磁波和光波的一致性：1888年3月赫茲對電磁波的速度進行了測定，並在論文《論空氣中的電磁波和它們的反射》介紹了測定方法：赫茲利用電磁波形成的駐波測定相鄰兩個波節間的距離（半波長），再結合振動器的頻率計算出電磁波的速度。他在一個大屋子的一面牆上釘了一塊鉛皮，用來反射電磁波以形成駐波。在相距13米的地方用一個支流振動器作為波源。用一個感應線圈作為檢驗器，沿駐波方向前後移動，在波節處檢驗器不產生火花，在波腹處產生的火花最強。用這個方法測出兩波節之間的長度，從而確定電磁波的速度等於光速。1887年又設計了「感應平衡器」：即將1886年的裝置一側放置了一塊金屬板D，然後將C調遠使間隙不出現火花，再將金屬板D向AB和C方向移動，C的間隙又出現電火花。這是因為D中感應出來的振盪電流產生一個附加電磁場作用於C，當D靠近時，C的平衡遭到破壞。 這一實驗說明：振盪器AB使附近的介質交替極化而形成變化的位移電流，這種位移電流又影響「感應平衡器C」的平衡狀態。使C出現電火花。當D靠近C時，平衡狀態再次被破壞，C再次出現火花。從而證明了「位移電流」的存在。 赫茲又用金屬面使電磁波做45°角的反射；用金屬凹面鏡使電磁波聚焦；用金屬柵使電磁波發生偏振；以及用非金屬材料製成的大棱鏡使電磁波發生折射等。從而證明麥克斯韋光的電磁理論的正確性。至此麥克斯韋電磁場理論才被人們承認。被人們公認是「自牛頓以後世界上最偉大的數學物理學家」。至此由法拉第開創，麥克斯韋建立，赫茲驗證的電磁場理論向全世界宣告了它的勝利。

『肆』 電磁學發展歷程500字

電磁學的發展過程包括了電場、磁場的性質以及電、磁場相互關系的庫侖定律、高斯定律、安培定律、法拉第電磁感應定律，法拉第關於力線和場的概念，電磁場理論等的發現和提出。
格雷研究了電的傳導現象，發現了導體與絕緣體的區別，同時也發現了靜電感應現象。法國物理學家庫侖用扭秤測量了電荷之間的作用力，並且從牛頓的萬有引力規律得到啟發，用類比的方法得到了電荷相互作用力與距離的平反成反比的規律，後來被稱為庫侖定律。 歐姆對導線中的電流進行了研究。他從傅立葉發現的熱傳導規律受到啟發，導熱桿中兩點間的熱流正比於這兩點間的溫度差，最後提出了歐姆定律。安培和法拉第奠定了電動力學基礎。1820年間，奧斯特在給學生講課時，意外地發現了電流的小磁針偏轉的現象。個消息傳到巴黎後，啟發了法國物理學家安培。他思考，既然磁與磁之間、電流與磁之間都有作用力，那麼電流與電流之間是否也存在作用力呢？他重復了奧斯特的實驗，幾天後向巴黎科學院提交了第一篇論文，提出了磁針轉動方向與電流方向的關系，就是大家在高中學習過的右手定則。再一周後，他向科學院提交了第二篇論文，在該文中，他討論了平行載流導線之間的相互作用問題。同時，他還發現如果給兩個螺線管通電流，它們就會象兩個條形磁鐵一樣相互吸引或者排斥。1822年，安培在實驗的基礎上，以嚴密數學形式表述了電流產生磁力的基本定律，即安培定律。法拉第是一個偉大的實驗物理學家，他在電磁學方面的主要貢獻就是現在稱之為法拉第電磁感應定律，並且提出了力線和場的概念。他用實驗證明了電不僅可以轉化為磁，磁也同樣可以轉變為電。運動中的電能感應出磁，同樣運動中的磁也能感應出電。法拉第的發現為大規模利用電力提供了基礎，後來人們利用法拉第電磁感應定律製造了感應發電機，從此蒸氣機時代進入了電氣化時代。 法拉第精於實驗研究，麥克斯韋擅長於理論分析概括，他們相輔相成，導致了科學上的重大突破。873年，麥克斯韋完成了電磁理論的經典著作《電磁學通論》，建立了著名的麥克斯韋方程組，以非常優美簡潔的數學語言概括了全部電磁現象。
19世紀中期，描述電場、磁場的性質以及電、磁場相互關系的庫侖定律、高斯定律、安培定律、法拉第電磁感應定律已相繼建立，法拉第關於力線和場的概念已經提出，創立電磁場理論的條件已趨成熟。麥克斯韋洞悉已有的電磁場理論，發現內部的不對稱性和矛盾，大膽提出「位移電流」和「渦旋電場」假說。並用一組方程概括了原有的各個電磁學定律。對電磁場理論進行了一次大綜合。實現了科學認識的革命性變革。
麥克斯韋的主要貢獻是建立了麥克斯韋方程組，創立了經典電動力學，並且預言了電磁波的存在，提出了光的電磁說。而麥克斯韋大約於1855年開始研究電磁學，在潛心研究了法拉第關於電磁學方面的新理論和思想之後，堅信法拉第的新理論包含著真理。於是他抱著給法拉第的理論「提供數學方法基礎」的願望，決心把法拉第的天才思想以清晰准確的數學形式表示出來。對前人和他自己的工作進行了綜合概括，將電磁場理論用簡潔、對稱、完美數學形式表示出來，經後人整理和改寫，成為經典電動力學主要基礎的麥克斯韋方程組。更預言出電磁波的存在，發現光也是一種電磁波，揭示了光現象和電磁現象之間的聯系。
麥克斯韋的貢獻不僅在於科學理論本身，而且為後人提供了豐富的科學思想和研究方法。

『伍』 電磁發展歷史

電磁學是研究電磁和電磁的相互作用現象，及其規律和應用的物理學分支學科。
早期，由於磁現象曾被認為是與電現象獨立無關的，同時也由於磁學本身的發展和應用，如近代磁性材料和磁學技術的發展，新的磁效應和磁現象的發現和應用等等，使得磁學的內容不斷擴大，所以磁學在實際上也就作為一門和電學相平行的學科來研究了。
電磁學從原來互相獨立的兩門科學（電學、磁學）發展成為物理學中一個完整的分支學科，主要是基於兩個重要的實驗發現，即電流的磁效應和變化的磁場的電效應。這兩個實驗現象，加上麥克斯韋關於變化電場產生磁場的假設，奠定了電磁學的整個理論體系，發展了對現代文明起重大影響的電工和電子技術。
根據近代物理學的觀點，磁的現象是由運動電荷所產生的，因而在電學的范圍內必然不同程度地包含磁學的內容。所以，電磁學和電學的內容很難截然劃分，而「電學」有時也就作為「電磁學」的簡稱。
麥克斯韋電磁理論的重大意義，不僅在於這個理論支配著一切宏觀電磁現象（包括靜電、穩恆磁場、電磁感應、電路、電磁波等等），而且在於它將光學現象統一在這個理論框架之內，深刻地影響著人們認識物質世界的思想。
電子的發現，使電磁學和原子與物質結構的理論結合了起來，洛倫茲的電子論把物質的宏觀電磁性質歸結為原子中電子的效應，統一地解釋了電、磁、光現象。
和電磁學密切相關的是經典電動力學，兩者在內容上並沒有原則的區別。一般說來，電磁學偏重於電磁現象的實驗研究，從廣泛的電磁現象研究中歸納出電磁學的基本規律；經典電動力學則偏重於理論方面，它以麥克斯韋方程組和洛倫茲力為基礎，研究電磁場分布，電磁波的激發、輻射和傳播，以及帶電粒子與電磁場的相互作用等電磁問題，也可以說，廣義的電磁學包含了經典電動力學。
電磁能量的工作方式
在穩定狀態下，電流的波形如圖所示的情況，此時它們的磁通增量△Φ在開關管導通ton時間內的變化，必須等於在反激時間內的變化。

公式
因此由上式可知，如果磁通增量相等的工作點穩定建立時，變壓器初級繞組每匝的伏一秒值必然等於次級繞組每匝的伏一秒值。
通過控制開關管的導通占空比，來調定初級峰值電流，然而在開關管關斷時，輸出電壓和次級匝數是恆定的，反激工作時間須自我調節。

圖 在穩定狀態下的電流波形
在臨界狀態，如圖（a）中的Is（2）所示，反激電流在下一個導通時間之前正好達到零，進一步增加占空比將會引起轉換器從完全到不完全能量傳遞方式時，傳遞函數將變成帶有低輸出阻抗的兩個極點系統，此時如果需要更多的電能時，脈沖寬度僅需輕微的增加即可。另外，在傳遞函數中有一個「右半平面零點」，這將在高頻段引人180°的相位改變，這也會引起不穩定。

『陸』 磁感測器的發展歷程

磁感測器的發展,在本世紀70～80 年代形成高潮。90 年代是已發展起來的這些磁感測器的成熟和完善的時期。
(1) 集成電路技術的應用。將硅集成電路技術用於磁感測器,開始於1967 年。Honeywell 公司Mi2croswitch 分部的科技人員將Si 霍爾片和它的訊號處理電路集成到一個單晶元上,製成了開關電路,首開了單片集成磁感測器之先河。已經出現了磁敏電阻電路、巨磁阻電路等許多種功能性的集成磁感測器。
(2) InSb 薄膜技術的開發成功,使InSb 霍爾元件產量大增,成本大幅度下降。最先運用這種技術獲得成功的日本旭化成電子公司,如今可年產5 億只以上。
(3) 強磁性合金薄膜。1975 年面市的強磁合金薄膜磁敏電阻器利用的是強磁合金薄膜中的磁敏電阻各向異性效應。在與薄膜表面平行的磁場作用下,以坡莫合金為代表的強磁性合金薄膜的電阻率呈現出2 [%]～5 [%]的變化。利用這種效應已製成三端、四端磁阻器件。四端磁阻橋已大量用於磁編碼器中,用來檢測和控制電機的轉速。此外,還作成了磁阻磁強計、磁阻讀頭以及二維、三維磁阻器件等。它們可檢測10 - 10～10 - 2 T 的弱磁場,靈敏度高、溫度穩定性好, 將成為弱磁場感測和檢測的重要器件。
(4) 巨磁電阻多層膜。由不同金屬、不同層數和層間材料的不同組合,可以製成不同的機制的巨磁電阻(giant magneto - resistance) 磁感測器。它們呈現出的隨磁場而變化的電阻率,比單層的各向異性磁敏電阻器的要高出幾倍,正受到研製高密度記錄磁碟讀出頭的科技人員的極大關注，已見有5 G位元組的自旋閥頭的設計分析的報導。
(5) 各種不同成分和比例的非晶合金材料的採用,及其各種處理工藝的引入,給磁感測器的研製注入了新的活力,已研製和生產出了雙芯多諧振盪橋磁感測器、非晶力矩感測器、壓力感測器、熱磁感測器、非晶大巴克豪森效應磁感測器等[4 ] 。發現的巨磁感應效應(giant magneto inctive effect) 和巨磁阻抗效應(giant magneto - impedance effect) ,比巨磁電阻的響應靈敏度高一個量級,可能做成磁頭,成為高密度磁碟讀頭的有力競爭者。利用非晶合金的高導磁率特性和可做成細絲的機械特性,將它們用於磁通門和威根德等器件中,取代坡莫合金芯,使器件性能得到大大的改善。(6) Ⅲ- Ⅴ族半導體異質結構材料。例如,在InP 襯底上用分子束外延技術生長In0. 52Al0. 48As/In0. 8Ga0. 2As ,形成假晶結構,產生二維電子氣層,其層厚是分子級的,這種材料的能帶結構發生改變。用這種材料來製作霍爾元件,其靈敏度高於市售的
InSb 和GaAs 元件,在296 K時為22. 5 V/ T ,靈敏度的溫度系數也有大的改善,用恆定電流驅動時,為-0. 0084 [%]/ K。用這種材料,除可製造霍爾器件外,還可用以製造磁敏場效應管、磁敏電阻器等。在國外,由於磁感測器已逐漸被廣泛而大量地使用 。
（6）磁隧道結。早在1975年,Julliere就在Co/Ge/Fe磁性隧道結(MagneticTunnelJunctions，MTJs)（註：MTJs的一般結構為鐵磁層/非磁絕緣層/鐵磁層(FM/I/FM)的三明治結構）中觀察到了TMR效應 。MTJs中兩鐵磁層間不存在或基本不存在層間耦合，只需要一個很小的外磁場即可將其中一個鐵磁層的磁化方向反向，從而實現隧穿電阻的巨大變化，故MTJs較金屬多層膜具有高得多的磁場靈敏度。同時，MTJs這種結構本身電阻率很高、能耗小、性能穩定。因此，MTJs無論是作為讀出磁頭、各類感測器，還是作為磁隨機存儲器(MRAM)，都具有無與倫比的優點，其應用前景十分看好，引起世界各研究小組的高度重視 。

『柒』 生物磁學經歷了怎樣的發展歷程

有許多動物在遠行時，會始終把握方向，以便順利到達目的地。如經過良好訓練的信鴿，不論從何處放飛，它也能飛越萬水千山，飛回自己的巢穴，這是鴿子的歸巢性。

候鳥因季節變化而定期遷徙，年年歲歲它都要穿洋過海，飛到同一地方棲息和繁殖，這是候鳥的遷徒性。

鮭魚為了找到產卵的最佳水域，每年都要沿著一定路線有規律地往返遷移，從海洋回到它出生的故鄉河流，去繁殖後代，這是鮭魚的洄遊性。

不論是信鴿的歸巢性，候鳥的遷徒性，還是鮭魚的洄遊性，都證明這些動物具有導航定向的本領。那麼，它們依靠什麼辨別方向，才能准確無誤地達到既定目標呢？有一種說法是：它們依靠天空中的太陽辨別方向，即所謂「太陽羅盤定向法」。動物生來就會掌握這種方法。那麼，下雨陰天，濃霧迷濛，漆黑的夜晚，看不見太陽的時候，它們依然能沿著既定方向前進，這又是靠什麼走向的呢？顯然，單純用太陽羅盤定向法是解釋不通的。

第二次世界大戰末期，美國學者伊格勒通過對幾百隻信鴿多次觀察實驗，認為信鴿具有利用地磁為自己飛行導航定向的本領。伊格勒的說法是：地球本身是個巨大的「磁球」，有南北兩個磁極，發出強大的磁力線，包圍著整個地球，在地球周圍形成巨大的磁場。一切生物都生活在這一磁場當中。信鴿之類的動物能靈敏地感知地球磁場，會利用地磁作用來為自己飛行定向。

1979年，美國學者威爾科特又對信鴿做了進一步考察，他提出，信鴿能定向飛行，是因為信鴿自身可能有某種磁性物質存在於體內，並與地球磁場相互作用，才使信鴿能准確判定方向。後來威爾科特的這一推論終於得到證實。

1980年，普萊斯奇在解剖信鴿頭部肌肉和頭蓋骨時，發現了分布廣泛的黑色微小顆粒，這些微小顆粒具有較強的磁性。經過化驗，這些帶磁性的微粒的化學成份是四氧化三鐵。普萊斯奇認為，信鴿是靠自身的磁性微粒與地球磁場的相互作用來導航定向的。至此，有關信鴿導航定向的機理已基本搞清。關於候鳥和鮭魚的導航定向問題，人們還在繼續深入觀察探討。

1975年，美國麻省理工學院學生布萊克馬，從海濱的海泥中發現一種微生物，它總是向著北方移動。如果在它的身邊放上一根磁棒，它又總是向N級移動。因此稱之為「磁性微生物」。

在此後的5年間，人們在澳大利亞、紐西蘭等國的江河湖海、甚至水槽的沉澱物中，又連續發現了多種磁性微生物。已確認的有球菌、桿菌、螺旋菌等10種以上的細菌微生物。

1979年，研究人員用電子顯微鏡觀察磁性微生物時，發現它們體內都具有類似信鴿體內那樣的帶磁性的微小顆粒。不過，微生物體內的磁粒比信鴿的小得多。微生物體內的磁粒是由直徑0.1—0.14微米的磁性小胞組成的。大約有10—40個這樣的磁性小胞組成一條鏈條。這種鏈條沿著南北方向整齊排列，人們把它叫做「磁鏈」。無論生物體怎樣移動，在地磁作用下，它們體內的磁鏈總是指向南北方向。磁鏈這種指向性的排列刺激著生物的神經，使生物的整體具有指向性。研究人員認為，正是生物體內的磁鏈與地球磁場的相互作用，才使生物具有定向的本領。

1978年，美國普林斯頓大學的一個研究小組，從蜜蜂的肚子里也找到了類似信鴿那樣的磁性微粒，並進一步證明了蜜蜂的磁性微粒是由復合蛋白質構成的。

1979年，普林斯頓大學休賓克等人，從烏龜的頭部發現了類似信鴿那樣的磁性微粒，這說明烏龜能定向爬行是其體內磁粒在起作用。

1980年，接連又從海豚和鯨的腦部發現了磁性微粒，甚至還發現蛞蝓、蝸牛的體內也有磁性微粒。

磁場是物理場的一種形態。生物進入磁場或接近磁場，都會或多或少地受到磁場的影響。通常把磁場對生物的影響和作用，叫做磁場的生物效應。根據磁場強度，又可以把磁場的生物效應分為3種類型，即強磁場效應、弱磁場效應和地磁場效應。

地球磁場早在地球上的生命發生之前就已存在了。生物長期在地球磁場的大環境中進化成長，已完全適應了地球磁場的強度。不少生物在長期進化當中，還學會了利用地球磁場來為自己的生存服務。

但是，地磁強度在不時地發生變化，並直接影響著地球上的生物。地磁強度變化最激烈的時候就是磁暴發生之際。在磁暴發生期間，人的發病率和死亡率也會上升。

地磁強度的激烈改變，往往與太陽大爆發有關。1989年3月，一次太陽大爆發引起地磁變化，導致加拿大渥太華斷電9小時。

1974年，前蘇聯生物學家凱比謝夫發表一篇研究報告在磁強度波動激烈的日子裡，飛機駕駛員操作失誤要比平時多31％，飛機失事也明顯增多。

地球磁場的分布也是不均勻的。有些地區地磁強度往往發生異常，也影響著那一地區的生物。前些年，美國東海岸曾多次發生大批鯨盲目游向淺灘的所謂「集體自殺」事件。對此，日本地磁學家前田坦教授解釋說：「鯨具有感知地磁變化的能力。平時它們正常洄遊，但碰到海岸附近地磁發生異常時，鯨就迷航，沖向淺灘而自殺。」這說明地磁異常影響了鯨的定向感覺。

後來，人們又發現當走近加速器的強磁場時，幾分鍾內有迷失方向的感覺。當人剛一離開強磁場時，又會有走路不穩的感覺。這表明磁場的變化也會影響人的定向感覺。

還有些人為的磁場對人體的影響也不可忽視。例如在家庭里，許多家用電器里都有磁性材料和磁性構件，這些材料和構件也會形成一個磁場。人們居家過日子，也相當於被「浸泡」在一個不穩定的磁場之中，這樣的磁場對人體也有許多潛移默化的影響。

用厚鋼板包裹的潛水艇，艇內環境也相當於一個強磁場，艇員們長時間在水下潛航，往往會出現胃腸功能失調和白血球減少的現象。

高速磁懸浮列車車廂內也是個強磁場，常坐這種列車的人，如防護不好，身體也會受影響。

並不是一切強度的磁場都會引起生物效應的。只有該磁場的強度超過一定的數值，才會引起生物效應，達不到一定強度，就不會產生效應。這是磁場的臨界效應。

磁場的生物效應不僅和磁場強度有關，而且還和磁場作用時間長短有關。磁場強度越強，作用的時間越長，生物效應也越明顯。這是磁場的累積效應。

磁場的生物效應並不是在生物一進入磁場時就立刻發生，也不是在生物離開磁場時就立即消失。有時會有這種情況：當生物進入磁場後並沒有引起什麼效應，而當生物離開磁場後才產生一定的效應，這是磁滯後效應。

生物受到磁場的作用，可能發生形狀的變異，這種變異還可能遺傳後代或多代，這是磁致遺傳效應。

磁場並不是對生物只有有害的作用，有時也有有益的作用。這是磁場的負面效應和正面效應。

『捌』 磁場的歷史沿革

最早出現的幾副磁場繪圖之一，繪者為勒內·笛卡爾，1644年。
雖然很早以前，人類就已知道磁石和其奧妙的磁性，最早出現的幾個學術性論述之一，是由法國學者皮埃·德馬立克（Pierre de Maricourt）於公元1269 年寫成[notes 3]。德馬立克仔細標明了鐵針在塊型磁石附近各個位置的定向，從這些記號，又描繪出很多條磁場線。他發現這些磁場線相會於磁石的相反兩端位置，就好像地球的經線相會於南極與北極。因此，他稱這兩位置為磁極[2]。幾乎三個世紀後，威廉·吉爾伯特主張地球本身就是一個大磁石，其兩個磁極分別位於南極與北極。出版於1600 年，吉爾伯特的巨著《論磁石》（De Magnete）開創磁學為一門正統科學學術領域。
於1824年，西莫恩·泊松發展出一種物理模型，比較能夠描述磁場。泊松認為磁性是由磁荷產生的，同類磁荷相排斥，異類磁荷相吸引。他的模型完全類比現代靜電模型；磁荷產生磁場，就如同電荷產生電場一般。這理論甚至能夠正確地預測儲存於磁場的能量。
盡管泊松模型有其成功之處，這模型也有兩點嚴重瑕疵。第一，磁荷並不存在。將磁鐵切為兩半，並不會造成兩個分離的磁極，所得到的兩個分離的磁鐵，每一個都有自己的指南極和指北極。第二，這模型不能解釋電場與磁場之間的奇異關系。
於1820年，一系列的革命性發現，促使開啟了現代磁學理論。首先，丹麥物理學家漢斯·奧斯特於7月發現載流導線的電流會施加作用力於磁針，使磁針偏轉指向。稍後，於9月，在這新聞抵達法國科學院僅僅一周之後，安德烈·瑪麗·安培成功地做實驗展示出，假若所載電流的流向相同，則兩條平行的載流導線會互相吸引；否則，假若流向相反，則會互相排斥。緊接著，法國物理學家讓·巴蒂斯特·畢奧和菲利克斯·沙伐於10月共同發表了畢奧-薩伐爾定律；這定律能夠正確地計算出在載流導線四周的磁場。1825年，安培又發表了安培定律。這定律也能夠描述載流導線產生的磁場。更重要的，這定律幫助建立整個電磁理論的基礎。於1831年，麥可·法拉第證實，隨著時間演進而變化的磁場會生成電場。這實驗結果展示出電與磁之間更密切的關系。
從1861年到1865之間，詹姆斯·麥克斯韋將經典電學和磁學雜亂無章的方程加以整合，發展成功麥克斯韋方程組。最先發表於他的1861年論文《論物理力線》，這方程組能夠解釋經典電學和磁學的各種現象。在論文里，他提出了「分子渦流模型」，並成功地將安培定律加以延伸，增加入了一個有關於位移電流的項目，稱為「麥克斯韋修正項目」。由於分子渦包具有彈性，這模型可以描述電磁波的物理行為。因此，麥克斯韋推導出電磁波方程。他又計算出電磁波的傳播速度，發現這數值與光速非常接近。警覺的麥克斯韋立刻斷定光波就是一種電磁波。後來，於1887年，海因里希·魯道夫·赫茲做實驗證明了這事實。麥克斯韋統一了電學、磁學、光學理論。
雖然，有了極具功能的麥克斯韋方程組，經典電動力學基本上已經完備，在理論方面，二十世紀帶來了更多的改良與延伸。阿爾伯特·愛因斯坦，於1905年，在他的論文里表明，電場和磁場是處於不同參考系的觀察者所觀察到的同樣現象（幫助愛因斯坦發展出狹義相對論的思想實驗，關於其詳盡細節，請參閱移動中的磁鐵與導體問題）。後來，電動力學又與量子力學合並為量子電動力學。
1820年丹麥物理學家奧斯特發現在通電的導體周圍存在著磁場，從而知道了電和磁相互依存的關系。由導體中電流所產生的磁場的極性和電流的流動方向有關，它服從右手法則。

『玖』 經典電磁學的歷史

19世紀前期，奧斯特發現電流可以使小磁針偏轉。而後安培發現作用力的方向和電流的方向，以及磁針到通過電流的導線的垂直線方向相互垂直。不久之後，法拉第又發現，當磁棒插入導線圈時，導線圈中就產生電流。這些實驗表明，在電和磁之間存在著密切的聯系。法拉第用過的線圈在電和磁之間的聯系被發現以後，人們認識到電磁力的性質在一些方面同萬有引力相似，另一些方面卻又有差別。為此法拉第引進了力線的概念，認為電流產生圍繞著導線的磁力線，電荷向各個方向產生電力線，並在此基礎上產生了電磁場的概念。
現在人們認識到，電磁場是物質存在的一種特殊形式。電荷在其周圍產生電場，這個電場又以力作用於其他電荷。磁體和電流在其周圍產生磁場，而這個磁場又以力作用於其他磁體和內部有電流的物體。電磁場也具有能量和動量，是傳遞電磁力的媒介，它彌漫於整個空間。
19世紀下半葉，麥克斯韋總結了宏觀電磁現象的規律，並引進位移電流的概念。這個概念的核心思想是：變化著的電場能產生磁場；變化著的磁場也能產生電場。在此基礎上他提出了一組偏微分方程來表達電磁現象的基本規律。這套方程稱為麥克斯韋方程組，是經典電磁學的基本方程。麥克斯韋的電磁理論預言了電磁波的存在，其傳播速度等於光速，這一預言後來為赫茲的實驗所證實。於是人們認識到麥克斯韋的電磁理論正確地反映了宏觀電磁現象的規律，肯定了光也是一種電磁波。
經典電磁學或經典電動力學是理論物理學的一個分支，通常被認為包含在廣義的電磁學中。它以麥克斯韋方程組和洛倫茲力為基礎，主要研究電荷和電流的電磁場及它們彼此的電磁相互作用。當相關尺度和場強足夠大以至於量子效應可忽略時（參見量子電動力學），這一套理論能夠對電磁現象提供一個非常漂亮的描述。有關經典電磁理論的綜述以及物理概念的詳細解說可參見費曼、萊頓和桑斯[1]；帕諾夫斯基和菲利普[2]；以及傑克遜[3] 等人的專著。
經典電磁理論主要發展於19世紀，以詹姆斯·克拉克·麥克斯韋的成就達到頂峰。關於這部分的歷史可參見泡利[4]、惠特克[5]、派斯[6]的有關敘述。
Ribarič和Šušteršič在其著作《守恆律和經典電動力學的未決問題》[7]中基於當前對經典電磁理論的理解，考查了十二個至今尚未解決的電動力學問題；到目前為止，他們研究並引用了1903年至1989年間約240篇參考文獻。如傑克遜所言[3]，經典電動力學中最顯著的問題在於，我們只可能在如下兩種有限的情形下得到及討論基本方程的解：第一種情形為給出電荷和電流的分布，求解激發的電磁場；第二種情形為給出外部的電磁場，求解內部帶電粒子和電流的運動。而有時候這兩種情形會合二為一，此時的處理方法卻只能按次序進行：首先在忽略輻射的情形下確定在外場中帶電粒子的運動，然後將運動粒子的軌跡作為輻射源的分布計算電磁輻射。很明顯，在電動力學中這種處理手段只能近似正確。進一步來說，雖然麥克斯韋方程組本身是線性的，然而某些電學-力學系統中電荷和電流與它們所激發的電磁場之間的相互作用卻無法忽略，對於這類系統我們還不能從電動力學上完全理解。雖然經過了一個世紀的努力，至今人們還沒能得到一組能夠被廣泛接受的描述帶電粒子運動的經典方程，同時也沒有獲得任何有用的實驗數據的支持。