矢量磁位

矢量磁位

矢量磁位又稱磁矢勢在電磁學裡,磁矢勢(magnetic vector potential)通常標記為磁矢勢的鏇度是磁場,以方程表示其中是磁場。

磁矢勢

直觀而言,磁矢勢似乎不及磁場來得“自然”、“基本”,而在一般電磁學教科書亦多以磁場來定義磁矢勢。以前,很多學者認為磁矢勢並沒有實際意義,只是人為的物理量,除了方便計算以外,別無其它用途。但是,詹姆斯·麥克斯韋頗不以為然,他認為磁矢勢可以詮釋為“儲存的動量每單位電荷”,就好像電勢被詮釋為“儲存的能量每單位電荷”。相關論述,稍後會有更詳盡解釋。

磁矢勢並不是唯一定義的;其數值是相對的,相對於某設定數值。因此,學者會疑問到底儲存了多少動量?不論如何,磁矢勢確實具有實際意義。尤其是在量子力學裡,於1959年,阿哈諾夫-波姆效應闡明,假設一個帶電粒子移動經過某零電場、零磁場、非零磁矢勢場區域,則此帶電粒子的波函式相位會有所改變,因而導致可觀測到的干涉現象 。越來越多學者認為電勢和磁矢勢比電場和磁場更基本。不單如此,有學者認為,甚至在經典電磁學裡,磁矢勢也具有明確的意義和直接的測量值。

磁矢勢與電勢可以共同用來設定電場與磁場。許多電磁學的方程可以以電場與磁場寫出,或者以磁矢勢與電勢寫出。較高深的理論,像量子力學理論,偏好使用的是磁矢勢與電勢,而不是電場與磁場。因為,在這些學術領域裡所使用的拉格朗日量或哈密頓量,都是以磁矢勢與電勢表達,而不是以電場與磁場表達。

定義與公式

根據高斯磁定律,磁場是螺線矢量場;在空間裡任意位置,磁場的散度等於零。

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