為什麼在電磁學領域中，大多關心「電」，而鮮有關心「磁」？

01-05

以天線舉例，電磁波在空間中傳播，天線需要接收電磁波，從而獲取電信號。但信號以電磁波的形式傳播，既有「電」又有「磁」，為什麼很少有研究磁這一部分的呢？

因為，磁場與電場實際上就是同一種場！儘管在電磁學中，我們經常會將電和磁分開討論，初次聽說這個結論的人可能會有些不適應。

如何證明電場與磁場是同一種場呢？

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不知題主是否想過這樣一個問題：我們說運動的電荷會產生磁場，但運動不是相對的嗎？如果我與運動的電荷以相同的速度運動的話，那麼在我看來，該電荷產生的磁場是否存在？如何解釋/調和這個問題的矛盾？

如圖。

a 圖是導線外面有一個運動的負電荷。由於導線內的電流產生環形磁場，環形磁場作用到外邊的運動電荷上使運動電荷偏轉。

但看 b 圖。如果我們站在一個沿負電荷一起運動的參考繫上去看。這個負電荷就是靜止的了。靜止的電荷無法受到磁場的洛倫茲力。那麼要如何解釋粒子的偏轉呢？

答案是，當我們從一個參考系換到另一個參考系時，根據狹義相對論，相對運動方向的長度會縮短為

$L=L_{0} cdotsqrt{1-frac{v^{2}}{c^{2}}} .$

由於導線中傳導電流的電子與組成晶格的金屬原子相對參考系的相對速度不同。使得它們的尺縮效應也不同。於是它們分別尺縮之後導線的正負電荷就不能剛好抵消了。這樣在b圖的參考系下，導線上帶有一個由於相對論效應產生的等效電場 $extbf{E}_{ m{rel}} = extbf{v} imes extbf{B}$ 。計算可以發現這個電場對外邊電荷的作用力與a圖的洛倫茲力一模一樣。

此即電場和磁場的相對性。磁場就是電場的相對論修正！！！

對於天線領域來說，我覺得原因是實際環境中切向電場的邊界條件最簡單。

自由空間的電場和磁場的線性關係，學過電磁場的同學基本都知道，此時這兩者是等價的。就這個角度來說，分析天線的發射接收性能時，用磁場或者電場都可以得到相同的結果。而在分析天線與電磁波的作用時，界面的切向邊界方程通常是電場連續，磁場多一項表面電流的情況。這種情況下，計算結果中的磁場是由電場推算出來的。所以用電場會比較簡明。

電磁中的磁效應，最突出表現在電動機上。電動機的轉子旋轉，就是利用交流電在定子繞組中產生的旋轉磁場，驅動電機轉子產生旋轉運動的。

電機，在我們的日常生活中，它是無處不在的。例如電梯、冰箱、空調，裡面都有電機，甚至連孩子的運動玩具和飛行器，裡面也是電機。

我們再看題主的問題：信號以電磁波的形式傳播，既有「電」又有「磁」，為什麼很少有研究磁這一部分的呢？

電磁波中的電場和磁場，就象人體的左邊和右邊，是不可能獨立分開的。在某些效應中，電場作用強一些，這時我們更多地把眼光放在電場上；而在另外一些效應中，磁場的作用更強一些，這時我們當然會把眼光放在磁場上。

例如收音機的前級通道中，有一根磁性棒，見下圖：

在這裡，可變電容和磁性棒上的一次繞組迴路產生諧振，其頻率等於從天線上傳來的載波頻率，於是磁性棒次級繞組將信號送到二極體的檢波迴路，利用整流關係獲得較低頻率的音頻，再通過電解電容傳遞到後方的放大電路中。

若沒有磁效應，這個電路就無法工作了。

一般來說，電場更偏向於發熱效應，磁場則更偏向於電動力效應。從這個思路看，我們日常生活中能夠體現出電磁作用力的例子真是俯首即是，無所不在。

如果說電磁波的話，電場和傳播方向確定了，磁場也就確定了，所以只要算出一個就夠了；如果非要算另一個只要很簡單的操作就行了。有時候其實會先算矢勢。

另外對於大多數電磁波，B=E/c，所以磁效應總是（對於低速物體）遠遠弱於電效應的。

因為相較於電磁波中的電效應，磁場能產生的作用太小了。

我們試以電子所受同一電磁波所致的電場力和磁場力來說明：

對於電磁波 $(E,B)$ ,其電場強度與磁場強度滿足公式 $mu_{r}mu_{0}H(r,t)=frac{k}{omega}E(r,t)$ ;

利用 $frac{k}{omega}=frac{1}{v}=frac{1}{c}$ ,在真空中就有：

$E(r,t)=cB(r,t)$ ;

對同一電荷，Lorentz力為 $f= ho E+j imes B$ ;

兩部分為 $F_{c}=eE$ , $F_l=ev imes B$ ;

$frac{F_c}{F_l}=frac{c}{v}$ ;

一般來說， $c>>v$ ,故 $F_c>>F_L$ ;

故只需考慮電場作用。

參考，《電磁學通論》鍾錫華

我的老師寫的書，推薦一下。

因為沒有磁流這個東西，不好分析問題。磁太抽象。有電場用麥克斯韋方程組就能解了。另外現實問題中，電介質種類很多。要分析的問題也多，分析起來邊界條件也好設置

磁和電是一體兩面，電算清楚了，磁自然就清楚了

電好測量，磁不好測量（當然，也有通過磁來測量電的，比如霍爾效應）

其實問這個問題的同志大概還沒學過電機學可能也沒學過電路理論。最簡單的你家的微斷怎麼保護你家的電路？

因為最一般的light-matter interaction是電子和電磁波相互作用。電場與電子的作用強度可以用電場乘電荷，e*E。而磁場與電子的作用強度可以用磁場乘電子的磁矩，mui×B。沒記錯的話前者是後者的1e7倍，所以一般磁場的作用被忽略。

但不是沒有研究，比如超材料（metamaterial）超表面(metasurface)

相比電和物質的相互作用，磁和物質的相互作用弱，所以一般都只考慮電和物質的相互作用

個人以為是因為電的場源比磁的場源多，有電荷但無磁荷，有電流但無磁流，儘管在很多理論分析的場合，會用對偶原理把麥克斯韋方程補全為有磁流磁荷的方程，但在實際運用中，分析電流電荷的作用明顯比分析磁來的方便。比如在天線的分析中，天線的表面電流激勵起輻射這是一個很自然的過程，但是如果用磁來分析的話，可能會涉及到一些等效的概念，僅從感性上來認識好像就是繞了一個圈子一樣，增大分析的複雜程度。我對電磁場理解得也不是很深，瞎逼逼一通，希望能起到一定的參考價值。

因為有電流可是只能假想磁流

磁場保健，所以大家都不在意。

我覺得你說的是麥克斯韋方程組裡面經常省略磁場方程，因為磁場力相比於電場力太小，所以忽略。大部分加速度是電場產生的

因為電磁就是一個東西么……

然後，

關心磁學的都去學凝聚態物理了。

因為難

好好的粒子在電場里可以直來直去，一加入電場就蒙圈了，各種繞，各種彎。

簡單的東西都讓老人們做了，現在只能自找麻煩，把磁場加進去，越來越難。

難吧，當初學的時候一臉懵

其實不是磁沒人關心，而是電包括了電路和電場，電路方便控制方便測量也好理解，而電場也是沒人關心的

磁場過於抽象，普通用戶沒有接觸磁場的必要性，自然關心的人就少了！

燈泡壞了自己能換，手機、收音機壞了只能拿去修。

磁一方面和實際生活交集少（雖然電磁並生，但一般知道電的部分就能解決了），另一方面太難了。

有人專門研究！