基于定义磁流体密度条件下的磁场量化分析

曾 聪

(河源职业技术学院人文学院，广东 河源 517000)

1 磁场是某种物质

自然界的磁铁能形成磁场。磁场人们眼睛看不到，触觉也感知不到，这是否就说明磁场并不是物质所构成。根据牛顿定律，力的作用是相互的，那么物体与物体之间肯定是通过直接的接触或者是间接的作用才能产生力的作用。但是两个磁铁发生排斥和吸引并没有直接接触就产生了力，这明显违背牛顿定律。假设是间接作用，那么这正好说明磁场是由某种物质构成。根据唯物论，任何事物都是由物质所构成。那么由牛顿定律和唯物论都指出磁场必然是某种物质所构成。这里假定磁场由磁子构成，大量的磁子形成磁场。磁场具有方向性，从正极喷出，沿着曲线从负极进入。磁子是不间断地沿着这曲线在运动，因此运动的磁子产生了磁流体，连续的磁流体构成磁场。

这说明磁体之间的作用必定是通过磁场。我们学习的物理知识当中就有垂直切割磁感线产生电流(移动的电荷)，同时实验中也证明了两个特殊物体直接摩擦能产生电，那么这正好说明磁场一定是某种物质，当切割磁场时就是摩擦产生电。

2 磁流体密度可以解释导线通电磁场作用现象

磁子是一种粒子性物质，那磁流体线就是这些运动的磁子沿着正极流向负极产生。这里假定义磁流体密度p就是单位面积上的磁流体线垂直穿过的数量。有了磁流体密度，就可以得出磁通量ω=pS，p为磁流体密度，S为磁流体线垂直穿越的面积。根据图1可以观察导线通电磁场的作用现象，左边的磁流体方向是对冲的。一般磁流体的通量是与导通线的距离成反比，但是在磁场能达到的最大范围内，磁流体通量的衰减是很小的。那么有一部分的磁流体会继续沿着自己本来的运动轨迹进行闭环循环，还有另一部分的磁流体沿着对面的磁流体运动方向形成闭合环路，这些都造成磁感应通量ω减弱。相应p=ω/S中，由于ω减弱，要保持p不变，则相应S会减小，所以同向导通线会表现为相吸。同样观察图1，右边的磁流体方向是汇聚的，那么汇聚的磁流体中造成磁感应通量ω增强。相应p=ω/S中，由于ω增强，要保持p不变，则相应S会增大，所以异向导通线会表现为相斥。

3 磁场定量分析

磁流体密度已定义出来，那相应的磁场也要进行量化分析。在对磁场进行量化分析之前，我们会想知道磁场到底是怎样的。一般磁场的磁子是从正极出来沿着一定的曲线轨迹再从负极进去，里面的磁流体密度是最大的。我们可以认为磁场是一种流体，但又跟普通的流体不同。普通流体的密度是不会发生改变的，但磁流体密度是磁铁中磁流体密度最大的，从磁体正极出来后，磁流体密度会变小。可以这样解释这种情况，我们定义的磁流体密度，其实就是磁流体线数量穿过垂直于磁流体线的面积，磁流体线从正极出来到负极进去，其垂直穿过的面积会发生改变，先增大，最大的面积刚好是磁体的正中央，之后减小，其函数图正好是正态分布。通过此面积的函数图，可以知道磁流体密度在磁体头部是跟磁体里面的密度是一样的，再开始慢慢减小，到达磁体的正中央，则密度最小，再慢慢增大，回到磁体尾部时，密度再次与磁体里面的磁流体密度一样。

对磁场进行定量分析。首先应分析两块磁体相吸引时的磁场各个量之间的变化。当同磁极靠近时，由于磁流体运动的方向是同方向，同性质磁流体密度ρ不变，ρ=ω/S，S减小，ω相应会跟S成倍数减小。由于ρ保持不变，那么两个磁体就会表现为相互排斥，就好比两股水装在一袋子里，一压则表现的是斥力，因为水密度没发生变化，其体积基本保持不变的，硬是要压缩其体积，则会反弹。

当异磁极靠近时，由于磁流体是相互反方向的，一磁铁的正极磁流体喷出，而另一磁铁负极的磁流体可以吸纳对方差不多一半的磁流体，形成一个闭环循环。那么这两个磁铁相互靠近的两面之间的磁流体密度ρ不断减小，ρ=ω/S，则ω不断减小，S也不断减小，当ρ=0时，ω=0，同时S=0，表现为两磁体黏合在一起。当两磁体黏合在一起时，通过磁铁的磁流体密度会发生改变，其中磁铁里面的磁流体密度有自身的全部加上另一磁铁中的近乎一半磁流体密度，这样一块磁铁的磁流体密度就变成了约为1.5p。通过实验可得到，当两块磁铁黏和一起，整块磁铁的磁场作用范围会扩大少许。由ρ=ω/S可知，磁流体密度p增大，S增大少许，那么ω会与S成倍数关系增大。

磁体外部的磁流体密度ρ1与磁体内部的磁流体密度ρ2是不同的。因为内部经过的磁流体的面积是磁体S1(假设磁体是长方体)，那么通过这个长方体的磁流量Φ磁流量=ωL=ρ2*SL。那么外部的磁流体密度ρ1=Φ磁流量/S横截面的面积L磁场长度。一般是ρ2>ρ1。

这样可以推论磁体材料越多，则S横截面的面积=Φ磁流量/L磁场长度ρ1，L增加使得Φ磁流量增加。同时L磁场长度增加，但是ρ1是减小的，致使S横截面的面积会相应增加少许，即磁场范围扩大了。当S增大，L不变，则Φ磁流量会增加。S横截面的面积=Φ磁流量/L磁场长度ρ1，那么ρ1是相应变小的，那S横截面的面积一定增加，同时L磁场长度也会增加少许。

4 导线通电产生的磁场

由电子运动所产生的磁场。由初中的物理知识知道，通电的导线是能够产生磁场，而且垂直切割磁场会产生电流。可以先从一根通电的导线上定量分析磁场。

ω=ρ·Sdω=ρ·dS=ρ·LdR

5 结语

本研究是通过定义出磁流体密度这个概念，利用此概念对磁场进行量化分析。这是理论上对物理现象的一种解释和描述，还没有通过大量的实验进行验证。对于物理现象的本质描述，一般都会选择最贴切、最符合的理论来描述。人类在探索科学的奥妙时，都是从定性分析逐步深入到定量分析，从没有公式的认知，到不断用最精确的公式定量来确定这科学的本质。从这个定义新的概念来描述磁场，借用这磁流体密度来量化分析磁场，从另一个角度去认知磁场。同时，这磁场会与后面的引力场在量化上可以进行统一，即磁场和引力场的统一。这仅代表本人个人的观点，是否正确，还有待实验的验证。