高斯磁定律

高斯磁定律

在電磁學裡,高斯磁定律闡明,磁場的散度等於零。因此,磁場是一個螺線矢量場。從這事實,可以推斷磁單極子不存在。磁的基本實體是磁偶極子,而不是磁荷。當然,假若將來科學家發現有磁單極子存在,那么,這定律就必須做適當的修改,如稍後論述。高斯磁定律是因德國物理學者卡爾·高斯而命名。

簡介

在電磁學裡, 高斯磁定律闡明,磁場的散度等於零。因此,磁場是一個螺線矢量場。從這事實,可以推斷磁單極子不存在。磁的基本實體是磁偶極子,而不是磁荷。當然,假若將來科學家發現有磁單極子存在,那么,這定律就必須做適當的修改,如稍後論述。高斯磁定律是因德國物理學者卡爾·高斯而命名。

在物理學界,很多學者使用“高斯磁定律”來指稱這定律,但並不是每一位學者都採用這名字。有些作者稱它為“自由磁單極子缺失”,或明確地表示這定律沒有取名字。還有些作者稱此定律為“橫向性要求”,因為在真空中或線性介質中傳播的電磁波必須是橫波。

理論方程形式

高斯磁定律的方程可以寫為兩種形式:微分形式和積分形式。根據散度定理,這兩種形式為等價的。

高斯磁定律的微分形式為

高斯磁定律 高斯磁定律
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其中, 是磁場。

這是麥克斯韋方程組中的一個方程。

高斯磁定律的積分形式為

高斯磁定律 高斯磁定律
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其中, 是一個閉曲面, 是微小面積分(請參閱曲面積分)。

這方程的左手邊項目,稱為通過閉曲面的淨磁通量。高斯磁定律闡明這淨磁通量永遠等於零。

磁場線

主條目:磁場線

磁場,就像任何矢量場,可以用場線來描繪其軌跡。磁場線是一組曲線,其方向對應於磁場的方向,其面密度與磁場的大小成正比。因為磁場的散度等於零,磁場線沒有初始點,也沒有終結點。磁場線或者形成一個閉循環,或者兩個端點都延伸至無窮遠。

參閱

•磁矩

•安培力定律

•畢奧-薩伐爾定律

•電磁場的數學表述

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