超強(qiáng)磁場(chǎng)

超導(dǎo)技術(shù)是人類二十世紀(jì)的一項(xiàng)偉大的成就，它帶給人類無(wú)限的美好遐想，如風(fēng)馳電掣的超導(dǎo)列車、高效的超導(dǎo)電機(jī)、無(wú)損耗的超導(dǎo)輸電等等，將成為改善人類生活和生存環(huán)境的有力工具。而超導(dǎo)技術(shù)最成功和廣泛的應(yīng)用在于獲得大空間的超強(qiáng)磁場(chǎng)（5T以上），國(guó)際上10 T磁場(chǎng)的超導(dǎo)磁體已經(jīng)開始商業(yè)化。

超導(dǎo)或者采用其他技術(shù)產(chǎn)生的強(qiáng)磁場(chǎng)是自然界沒(méi)有的一種高能物理場(chǎng)，在這種能場(chǎng)中，將發(fā)生許多奇特的現(xiàn)象。例如，水的變形，非導(dǎo)磁的木材、水滴、塑料、蟲子、草莓等物質(zhì)在超強(qiáng)磁場(chǎng)（5T以上）中將懸浮起來(lái)；金屬凝固過(guò)程中，晶粒將發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而融合，形成類似單晶的組織；此外，強(qiáng)磁場(chǎng)對(duì)凝固過(guò)程的成核過(guò)程也產(chǎn)生顯著的影響，起到細(xì)化晶粒的作用。鑒于強(qiáng)磁場(chǎng)這些奇妙的效應(yīng)，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家如日本、法國(guó)等對(duì)強(qiáng)磁場(chǎng)下材料制備給予了極大的關(guān)注，日本有關(guān)這一領(lǐng)域的五年研究計(jì)劃已于2001年啟動(dòng)。國(guó)內(nèi)國(guó)家自然科學(xué)基金委的重點(diǎn)項(xiàng)目指南中，將這一領(lǐng)域列入指南。

超強(qiáng)磁場(chǎng)的作用可以直接達(dá)到原子尺度，因此，它對(duì)眾多領(lǐng)域的影響是極為深遠(yuǎn)的。在納米材料制備領(lǐng)域中，納米材料形狀和性能的控制是非常關(guān)鍵的問(wèn)題。而利用超強(qiáng)磁場(chǎng)的磁力作用，有可能控制液相法制備納米材料的成核過(guò)程，它可以控制納米顆粒朝某一優(yōu)先方向生長(zhǎng)，從而獲得高度各向異性的納米材料。此外，在這種各向異性納米材料成型時(shí)，超強(qiáng)磁場(chǎng)的作用可以使納米粉體在燒結(jié)過(guò)程中仍能保持很高的各向異性，而這是采用其它方法難以達(dá)到的。此外，超強(qiáng)磁場(chǎng)的能量還可以引起納米材料晶格的崎變，從而為制備高性能的納米材料提供了一個(gè)非常好的條件。磁化學(xué)的研究一直是化學(xué)化工工作者致力研究的領(lǐng)域，然而自二十世紀(jì)六十年代以前的近四十年中，人們只能獲得0.1—1 T左右的磁場(chǎng)，在這種強(qiáng)度的磁場(chǎng)下，磁場(chǎng)對(duì)化學(xué)反應(yīng)的影響幾乎可以忽略，由于磁場(chǎng)對(duì)物質(zhì)體系能量的影響隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的平方呈正比增加，因此，在10 T－20 T甚至100 T的超強(qiáng)磁場(chǎng)下，磁場(chǎng)對(duì)化學(xué)反應(yīng)體系的影響已經(jīng)到了非常顯著的地步，甚至可以影響到化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱、PH值、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向、反應(yīng)速率、活化能、熵等諸多方面。超導(dǎo)強(qiáng)磁體的口徑達(dá)到直徑100 mm，這已經(jīng)相當(dāng)于化學(xué)化工工業(yè)常見管道的直徑，因此，開展這一領(lǐng)域的研究的應(yīng)用前景是非常明顯的。在光、磁、電等物理領(lǐng)域，研究過(guò)程離不開特殊材料，如磁光材料、光學(xué)晶體、光纖、多功能膜、磁性材料、導(dǎo)電材料等。而超強(qiáng)磁場(chǎng)可對(duì)這些材料的制備過(guò)程產(chǎn)生重要的影響。有關(guān)這一領(lǐng)域的研究遠(yuǎn)未深入。另外，超強(qiáng)磁場(chǎng)對(duì)高分子材料、電子材料的影響也是非常重要的領(lǐng)域。生物工程領(lǐng)域中，生物組織、基因的突變是一個(gè)重要的研究方向。

已有研究表明，超強(qiáng)磁場(chǎng)對(duì)生物體的組織、生化反應(yīng)、生長(zhǎng)過(guò)程、基因、細(xì)菌的新陳代謝等均能產(chǎn)生顯著的影響，開展超強(qiáng)磁場(chǎng)下生物工程的研究，對(duì)提升生物領(lǐng)域的研究水平和影響力，具有重要的意義。

磁場(chǎng)既然是普遍存在的，通過(guò)大量的天文觀測(cè)和研究，認(rèn)識(shí)到的最強(qiáng)磁場(chǎng)存在于脈沖星中。脈沖星又稱中子星，是恒星演化到晚期的一類星體。根據(jù)天體演化過(guò)程，一般恒星演化到晚期時(shí)，由于原子核聚變產(chǎn)生高熱能所需的核聚變物質(zhì)已經(jīng)用盡，熱能劇減，恒星物質(zhì)的引力便使星體收縮，體積變小，而恒星磁場(chǎng)便因恒星收縮和磁通密度變大而增強(qiáng)。這樣，演化到晚期的恒星磁場(chǎng)便急劇大增。例如，演化到晚期的白矮星的磁場(chǎng)劇增到約10^3~10^4特[斯拉](T），而演化到晚期的脈沖星(中子星）的磁場(chǎng)更劇增到約10^8~10^9特[斯拉]，分別比太陽(yáng)磁場(chǎng)增加約千萬(wàn)到億倍（10^7~10^8倍）和約萬(wàn)億到10萬(wàn)億倍（10^12~10^13倍）。例如圖5便是在地球高空觀測(cè)到的武仙星座X-1脈沖星（中子星）發(fā)射的X射線譜。進(jìn)一步研究認(rèn)識(shí)到這一發(fā)射的X射線譜是由于X-1脈沖星的電子流在磁場(chǎng)中的回旋運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，而譜線的吸收峰便是電子流在磁場(chǎng)中的回旋共振峰。由回旋共振的位置（X射線的能量）便可計(jì)算出回旋共振的磁場(chǎng)的強(qiáng)度約5×10^8T。這樣強(qiáng)的磁場(chǎng)是科學(xué)技術(shù)在地球上遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到的，科學(xué)技術(shù)在地球上所能得到的磁場(chǎng)的強(qiáng)度僅約10^2T，兩者相差約百萬(wàn)倍（10^6倍）。

根據(jù)對(duì)各處宇宙磁場(chǎng)的觀測(cè)，各種星體的磁場(chǎng)都高于星體之間的星際空間的磁場(chǎng)。例如，在太陽(yáng)系中各行星之間的行星際磁場(chǎng)約為1×10^-9~5×10^-9特[斯拉](T），即約為地球磁場(chǎng)的十萬(wàn)分之一（10^-5）。在各個(gè)恒星之間的恒星際空間的恒星際磁場(chǎng)，常簡(jiǎn)稱星際磁場(chǎng)，比行星際磁場(chǎng)更低，大約為5×10^-10~10×10^-10特[斯拉](T），即約為行星際磁場(chǎng)十分之一（10^-1），也就是約為地球磁場(chǎng)的百萬(wàn)分之一（10^-6）。恒星際（空間）磁場(chǎng)主要是應(yīng)用恒星光的偏振觀測(cè)和恒星射電（無(wú)線電波）的塞曼效應(yīng)（即無(wú)線電波在磁場(chǎng)中分裂而改變頻率）觀測(cè)及維持銀河星系結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性理論計(jì)算等來(lái)測(cè)定或估算恒星際磁場(chǎng)。由現(xiàn)代多方面的天文觀測(cè)知道，由大量的恒星形成星系，例如太陽(yáng)便是銀河星系中的一個(gè)恒星，而銀河星系以外的宇宙空間中還有更多更多的星系。星系與星系之間的空間稱為星系際空間，根據(jù)多方面的天文觀測(cè)的間接推算和理論估計(jì)，星系際空間的磁場(chǎng)約為10^-13~10^-12特[斯拉](T），即約為行星際磁場(chǎng)的萬(wàn)分之一到千分之一（10^-3~10^-2）。恒星際磁場(chǎng)大約相當(dāng)于人的心（臟）磁場(chǎng)（約百億分之一T），而星系際磁場(chǎng)大約相當(dāng)于人的腦（部）磁場(chǎng)（約萬(wàn)億分之一T），甚至低于腦（部）磁場(chǎng)。

從上面宇宙磁現(xiàn)象的介紹可以看出，宇宙磁現(xiàn)象是宇宙空間到處都存在的，而且許多宇宙磁現(xiàn)象還同科學(xué)研究和我們生活有著密切的關(guān)系，還有著遠(yuǎn)比我們?cè)诘厍蛏辖佑|到的磁場(chǎng)更強(qiáng)和更弱的磁場(chǎng)。

六十年代發(fā)現(xiàn)了實(shí)用超導(dǎo)材料，八十年代出現(xiàn)了性質(zhì)優(yōu)良的釹鐵硼永磁材料，使人們可以不耗費(fèi)很大的電功率獲得大體積持續(xù)的強(qiáng)磁場(chǎng)，發(fā)展超導(dǎo)與永磁強(qiáng)磁場(chǎng)技術(shù)是20世紀(jì)下半葉電工新技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方面。在各國(guó)高能物理、核物理、核聚變，磁流體發(fā)電等大型科技計(jì)劃推動(dòng)下，整個(gè)技術(shù)得到了良好的發(fā)展。低溫鈮鈦合金及鈮三錫復(fù)合超導(dǎo)線與釹鐵硼永磁材料已形成產(chǎn)業(yè)，可進(jìn)行批量生產(chǎn)。人們已研制成功了15特斯拉以下各種場(chǎng)強(qiáng)，各種磁場(chǎng)形態(tài)，大體積的可長(zhǎng)期可靠運(yùn)行的強(qiáng)磁場(chǎng)裝置，積極推進(jìn)著強(qiáng)磁場(chǎng)在各方面的應(yīng)用。

1998年3月投入運(yùn)行的日本名古屋核融合科學(xué)研究所的核聚變研究用的大型螺旋裝置（LHD）是當(dāng)今超導(dǎo)磁體技術(shù)水平的典型代表。裝置本體外徑13．5m，高8.8m，總重約1600t，其中4.2K冷重約850t。它有兩個(gè)主半徑3．9m，平均小半徑0．975m，繞環(huán)10圈的螺旋線圈，三對(duì)內(nèi)徑分別為3.2、5．4和10．8m的極向場(chǎng)螺管線圈，中心磁場(chǎng)前期為3特斯拉（4.2K），后期為4特斯拉（1．8K），磁場(chǎng)總儲(chǔ)能將達(dá)16億J。超導(dǎo)強(qiáng)磁場(chǎng)裝置需在液氦溫度下運(yùn)行，從使用出發(fā)，努力減少漏熱以降低液氦消耗和研制配備方便可靠的低溫制冷系統(tǒng)有著重要的意義。經(jīng)不斷努力改進(jìn)，一些零液氦消耗和無(wú)液氦的超導(dǎo)磁體系統(tǒng)已在可靠的使用，它們只需配有小型的制冷裝置即可持續(xù)運(yùn)行，不需專人維護(hù)，使應(yīng)用范圍大大擴(kuò)大。

中國(guó)在超導(dǎo)與永磁磁體技術(shù)方面也進(jìn)行了長(zhǎng)期持續(xù)的努力，奠立了良好基礎(chǔ)，研制成多臺(tái)實(shí)用磁體系統(tǒng)，有些已在使用，具備了按照需求設(shè)計(jì)建造所需強(qiáng)磁場(chǎng)裝置的能力。中國(guó)科學(xué)院電工研究所研制成功的磁流體發(fā)電用鞍形二極超導(dǎo)磁體系統(tǒng)（中心磁場(chǎng)4特斯拉，室溫孔徑0．44m，磁場(chǎng)長(zhǎng)1m，磁場(chǎng)儲(chǔ)能8.8兆焦耳）和空間反物質(zhì)探測(cè)譜儀用大型釹鐵硼永久磁體（中心磁場(chǎng)0.13特斯拉，孔徑1.lm，高0.8m）代表著中國(guó)當(dāng)今的技術(shù)水平，無(wú)液氦磁體系統(tǒng)的研制工作也在積極進(jìn)行中。

隨著超導(dǎo)與永磁強(qiáng)磁場(chǎng)技術(shù)的成熟，強(qiáng)磁場(chǎng)的多方面應(yīng)用也得到了蓬勃發(fā)展，與各種科學(xué)儀器配套的小型強(qiáng)磁場(chǎng)裝置已形成了一定規(guī)模的產(chǎn)品，做為磁場(chǎng)應(yīng)用技術(shù)的核磁共振技術(shù)，磁分離技術(shù)與磁懸浮技術(shù)繼續(xù)開拓著多方面的新型應(yīng)用，形成了一些新型產(chǎn)品與樣機(jī)，磁拉硅單晶生長(zhǎng)爐也成為產(chǎn)品得到了實(shí)際應(yīng)用。

醫(yī)療用磁成像裝置已真正成為一定規(guī)模的產(chǎn)業(yè)，全世界已有幾千臺(tái)超導(dǎo)與永磁磁成像裝置在醫(yī)院使用，中國(guó)也有永磁裝置在小批量生產(chǎn)，研制成功了幾臺(tái)0．6—1．0特斯拉的超導(dǎo)裝置。用于高嶺土提純的超導(dǎo)高梯度磁選機(jī)已有十余臺(tái)在生產(chǎn)運(yùn)行，磁拉硅單晶生長(zhǎng)爐也已開始使用，但尚未形成規(guī)模，中國(guó)科學(xué)院電工研究所與低溫工程中心曾在九十年代初研制成功超導(dǎo)磁分離工業(yè)樣機(jī)，試制成功了兩套單晶爐用超導(dǎo)磁體系統(tǒng)，為產(chǎn)品的形成奠定了基礎(chǔ)。

總起來(lái)說(shuō)，超導(dǎo)與永磁磁體技術(shù)已經(jīng)成熟到可以提供不同場(chǎng)強(qiáng)，形態(tài)的大體積強(qiáng)磁場(chǎng)裝置，開始形成了相應(yīng)的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)，但大規(guī)模產(chǎn)業(yè)的形成與發(fā)展還有賴于積極地進(jìn)一步開拓強(qiáng)磁場(chǎng)應(yīng)用，特別是可能形成大規(guī)模市場(chǎng)產(chǎn)品的開拓，根據(jù)不完全的了解，主要進(jìn)行的工作有：

材料科學(xué)方面

⑴熱固性高分子液晶材料強(qiáng)磁場(chǎng)下的性能及應(yīng)用。國(guó)際上在0～15特斯拉磁場(chǎng)范圍內(nèi)對(duì)高分子液晶材料的取向行為、熱效應(yīng)、磁響應(yīng)特性、固化成型過(guò)程等方面進(jìn)行了研究，并作其力學(xué)性能和磁場(chǎng)的關(guān)系的定量分析，應(yīng)用前景十分看好。

⑵功能高分子材料在強(qiáng)磁場(chǎng)作用下的研究。國(guó)際上高電導(dǎo)率的高分子材料、防靜電及防電磁輻射高分子材料的研究和應(yīng)用取得了很大進(jìn)展，某些材料纖維的電導(dǎo)率經(jīng)強(qiáng)磁場(chǎng)處理后，可達(dá)銅電導(dǎo)率的1/10，是極具潛力的二次電池材料。在防靜電服和隱形技術(shù)方面電磁波吸收材料已用于軍工領(lǐng)域。

⑶強(qiáng)磁場(chǎng)下金屬凝固理論與技術(shù)研究。

⑷NdFeB永磁材料的強(qiáng)磁場(chǎng)取向。在NdFeB永磁材料加壓成型過(guò)程中，采用4～5特斯拉強(qiáng)磁場(chǎng)取向，可大大提高性能，國(guó)外已開始實(shí)際應(yīng)用。

生物工程與醫(yī)療應(yīng)用方面

⑴血液在強(qiáng)磁場(chǎng)下性能的改變及對(duì)生物體的影響。國(guó)際上研究了人體及動(dòng)物的全血的強(qiáng)磁場(chǎng)下的取向行為及其作用的主體——血紅細(xì)胞的作用機(jī)制；血液在強(qiáng)磁場(chǎng)下流變性能的變化；血纖維蛋白質(zhì)在強(qiáng)磁場(chǎng)下的活性變化及對(duì)生物代謝作用的影響；人血在強(qiáng)磁場(chǎng)中所受磁力、磁懸浮特性和光吸收特性。

⑵蛋白質(zhì)高分子在強(qiáng)磁場(chǎng)下的特性及其應(yīng)用。國(guó)際上研究了磷脂中縮氨酸在強(qiáng)磁場(chǎng)下的取 向作用；肌肉細(xì)胞蛋白質(zhì)在磁場(chǎng)中的磷代謝過(guò)程；神經(jīng)肽胺酸在強(qiáng)磁場(chǎng)下的結(jié)構(gòu)改變及蛋白質(zhì)酰胺與氫的交換等。

⑶醫(yī)療應(yīng)用。除繼續(xù)發(fā)展人體成像系統(tǒng)外，近年來(lái)國(guó)際上還研究了在4—8特斯拉強(qiáng)磁場(chǎng)下血纖維蛋白質(zhì)的活性以及對(duì)血管中血栓溶解的影響；強(qiáng)磁場(chǎng)及磁場(chǎng)梯度對(duì)血纖維蛋白的溶解過(guò)程的影響；強(qiáng)磁場(chǎng)對(duì)動(dòng)物血細(xì)胞的活性及其對(duì)心肌保護(hù)特性的影響；外加磁場(chǎng)對(duì)血小板流動(dòng)性能的影響及其在醫(yī)療上的應(yīng)用等。

工業(yè)應(yīng)用方面

除繼續(xù)積極進(jìn)行強(qiáng)場(chǎng)磁分離技術(shù)、磁懸浮技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用外，近年來(lái)，國(guó)際上還研究了磁場(chǎng)對(duì)石油滯粘性能的影響及對(duì)原油的脫蠟作用；研究了磁場(chǎng)對(duì)水的軟化作用及改善水質(zhì)的作用；研究了外加磁場(chǎng)對(duì)改善燃油燃燒性能及提高燃值的作用；通過(guò)在強(qiáng)磁場(chǎng)中的取向提高金屬材料的強(qiáng)度和韌性；通過(guò)表面吸出排除雜質(zhì)、提高金屬質(zhì)量等。

農(nóng)業(yè)應(yīng)用方面

國(guó)際上研究了外磁場(chǎng)對(duì)農(nóng)作物種子的萌發(fā)與生長(zhǎng)的影響及其作用機(jī)制；研究了磁場(chǎng)與農(nóng)作物種子的萌發(fā)與生長(zhǎng)的定量關(guān)系；研究了磁場(chǎng)與促進(jìn)萌發(fā)與生長(zhǎng)有密切關(guān)系的酶的活性與代謝作用；研究了生物酶在磁場(chǎng)下的合成作用以及對(duì)作物遺傳變異的影響；研究了磁化水對(duì)促進(jìn)作物生長(zhǎng)的作用及磁性肥料的研究和應(yīng)用。

隨著強(qiáng)磁場(chǎng)技術(shù)與裝備的進(jìn)一步完善，已有應(yīng)用的進(jìn)一步發(fā)展和積極開拓新應(yīng)用，特別是具有大規(guī)模市場(chǎng)前景的產(chǎn)品的發(fā)展，可以期望，21世紀(jì)中強(qiáng)磁場(chǎng)應(yīng)用將發(fā)展成為一個(gè)強(qiáng)有力的新興產(chǎn)業(yè)。 2100433B

存在于載流導(dǎo)體、永久磁體、運(yùn)動(dòng)電荷或時(shí)變電場(chǎng)等周圍空間的，以磁感應(yīng)強(qiáng)度表征的一種特殊形式的物質(zhì)。磁場(chǎng)的物質(zhì)性，可由它的如下許多特性顯示出來(lái)：磁場(chǎng)具有能量;磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷、載流導(dǎo)體有作用力;導(dǎo)線在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)或處在時(shí)變磁場(chǎng)中都將在導(dǎo)線中引起感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，發(fā)電機(jī)、變壓器就是根據(jù)這一原理制成的;在磁場(chǎng)的作用下，磁致伸縮材料會(huì)發(fā)生變形，呈現(xiàn)磁致伸縮現(xiàn)象;將載流導(dǎo)體置于磁場(chǎng)中，導(dǎo)體的橫向兩側(cè)將出現(xiàn)電位差，即產(chǎn)生霍耳效應(yīng);磁場(chǎng)可使載流導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻發(fā)生變化，即產(chǎn)生磁致電阻效應(yīng)，等等。描述磁場(chǎng)的基本物理量是磁感應(yīng)強(qiáng)度B和重要的輔助量磁場(chǎng)強(qiáng)度H。

恒定磁場(chǎng)和時(shí)變磁場(chǎng)在空間某區(qū)域內(nèi)，若各處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的量值和方向都不隨時(shí)間變化，該區(qū)域中的磁場(chǎng)稱恒定磁場(chǎng)，否則稱時(shí)變磁場(chǎng)。時(shí)變磁場(chǎng)總是和時(shí)變電場(chǎng)相互關(guān)聯(lián)，以電磁波的形式存在。研究某一區(qū)域中的時(shí)變磁場(chǎng)時(shí)，若電磁波的波長(zhǎng)遠(yuǎn)大于區(qū)域的線度尺寸，則可忽略位移電流對(duì)磁場(chǎng)的作用，這種時(shí)變磁場(chǎng)稱似穩(wěn)磁場(chǎng)。大多數(shù)電力設(shè)備中的時(shí)變磁場(chǎng)可以認(rèn)為是似穩(wěn)磁場(chǎng)。

均勻磁場(chǎng)和非均勻磁場(chǎng)任何時(shí)刻，若空間某區(qū)域內(nèi)各處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的量值和方向都相同，稱區(qū)域中的磁場(chǎng)為均勻磁場(chǎng)，否則稱非均勻磁場(chǎng)。

媒質(zhì)的磁化位于磁場(chǎng)中的媒質(zhì)將產(chǎn)生磁化效應(yīng)。為宏觀描述媒質(zhì)的磁化狀態(tài)及其對(duì)外磁場(chǎng)的影響，引入了磁場(chǎng)強(qiáng)度這一概念。磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系，常用磁化曲線表示。電機(jī)工程中，在許多場(chǎng)合下，只考慮鐵磁材料的磁化;非鐵磁材料的磁化很弱，一般不予考慮，即認(rèn)為這種材料的磁導(dǎo)率和真空磁導(dǎo)率相同。

磁場(chǎng)的基本規(guī)律磁場(chǎng)具有如下的基本規(guī)律。

磁通量的連續(xù)性穿過(guò)任何閉合面的磁通量等于零(見磁通量)。

磁場(chǎng)強(qiáng)度的環(huán)路積分規(guī)律磁場(chǎng)強(qiáng)度沿閉合路徑的線積分，等于穿過(guò)以該閉合路徑為周界的曲面上的全電流(見磁場(chǎng)強(qiáng)度)。

磁場(chǎng)的能量密度在線性媒質(zhì)中，單位體積內(nèi)的磁場(chǎng)能量或磁場(chǎng)能量密度，等于(B·H)/2。

媒質(zhì)分界面處磁場(chǎng)量滿足的條件在媒質(zhì)1和媒質(zhì)2的分界面上有：①媒質(zhì)1、2的磁感應(yīng)強(qiáng)度的法向分量B_1n、B_2n連續(xù)，即B_1n=B_2n;②媒質(zhì)1、2的磁場(chǎng)強(qiáng)度的切向分量H_1t、H_2t之差，等于分界面上的面電流密度Js(Js的方向垂直于H_1t和H_2t)，即H_1t-H_2t=Js。不存在面電流時(shí)，H_1t、H_2t連續(xù)。

磁場(chǎng)建立過(guò)程中本身儲(chǔ)存的能量。簡(jiǎn)稱磁能。在一個(gè)線圈中建立磁場(chǎng)，電流從零增加到穩(wěn)定值的過(guò)程中，電源要反抗自感電動(dòng)勢(shì)做功，與這部分功相聯(lián)系著的能量稱為自感磁能。若在兩個(gè)存在互感作用的線圈中分別通入電流時(shí)，電源除反抗自感電動(dòng)勢(shì)做功外，還要反抗線圈間的互感電動(dòng)勢(shì)而做功，和反抗互感電動(dòng)勢(shì)做功相聯(lián)系的能量稱為互感磁能?？梢宰C明自感線圈中儲(chǔ)存的磁能為Wm=1/2LI2。式中L是線圈的自感系數(shù)，I是其中通過(guò)的電流。對(duì)于空心長(zhǎng)螺線管(近似看作無(wú)限長(zhǎng))，其自感系數(shù)L=μ₀n2V。式中n是單位長(zhǎng)度上線圈的匝數(shù)，V是螺線管的體積。將上式代入自感線圈的磁能公式得Wm=1/2(μ₀n2V)I2。由公式可知自感磁能與螺線管的體積有關(guān)。長(zhǎng)螺線管中磁場(chǎng)是均勻的，磁場(chǎng)能量應(yīng)在線圈所圍體積內(nèi)均勻分布，所以單位體積中的磁能為wm=wm/V=₁/2BH(因?yàn)锽=μ0nI，H=n_l)。wm稱為磁場(chǎng)能量密度，簡(jiǎn)稱磁能密度。一般寫成wm=1/2B·H。磁能密度的數(shù)學(xué)表述雖由特例推出，但可以證明它是普遍成立的。對(duì)于非均勻磁場(chǎng)每一點(diǎn)的磁能密度仍用上式表示，只是場(chǎng)中各點(diǎn)的值不同而已。在非均勻磁場(chǎng)中，若求磁場(chǎng)的總磁能，可以表述為：Wm=VwmdV=1/2V(B·H)_dV。以上所述是在穩(wěn)恒磁場(chǎng)中的情況，這時(shí)磁能總與電流相伴隨，把磁能看成是與電流相聯(lián)系還是儲(chǔ)存在磁場(chǎng)中，兩種觀點(diǎn)效果完全相同。但在變化的電磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)可以脫離電流而存在，這種磁場(chǎng)也具有能量，其磁能密度的表達(dá)式仍為wm=1/2B·H。在一般情況下，變化電磁場(chǎng)以波的形式傳播，在傳播過(guò)程中同時(shí)也傳播著能量，所以能量?jī)?chǔ)存在磁場(chǎng)中的觀點(diǎn)是正確的。