超導量子干涉儀
超導量子干涉儀（），為一種極高靈敏度的磁力计，可用以探測極小磁場；其工作原理是利用包含約瑟夫森接面的超導線圈。 SQUIDs可以探测低到5阿托特斯拉（5×10−18 T）的磁场。SQUID可分為两种：直流和射頻。射頻SQUID只需要一个約瑟夫森接面, 虽然灵敏度较前者低，然生产成本更低。 直流SQUID的原理 直流SQUID有两个平行约瑟夫节组成一个超导线圈，其功能建立在约瑟夫森效应的基础之上。首先，在没有外场的情况下，输入电流I被分成…
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四極子
四極子（）是指一種電荷、電流或產生引力的質點等場源在空間中分佈模式。四極子是一種特殊的空間分佈，對於一般分佈而言，四極子可以是其多極展開的一部分。 數學定義 四极子通常用一个张量表述，四极矩张量Q是一个二阶张量，即一个迹为零的3x3矩阵（即 Q_{xx}+Q_{yy}+Q_{zz}=0）。四极矩张量有9个元素，但是由于对称性和迹为零的特性，其中只有5个元素是独立的。 以电荷分布为例，系统中的电荷以点电荷形式离散分布于空间中，每个点电荷的…
自由空間
在經典物理裏，自由空間（）是電磁理論的一種概念，指的是一種理論的完美真空，不含有任何物質的真空。有時候，自由空間又稱為自由空間真空，或經典真空。自由空間可以恰當地被視為一種參考介質。 許多國際單位制的單位，像安培（1948年至2018年的定義）或公尺，其定義都是建立於以自由空間為參考介質的測量值。由於實驗室所使用的參考介質並不是自由空間，實驗室得到的測量值必須經過修正，才能成為以自由空間為參考介質的測量值： :\mu_0\ \stack…
电荷守恒定律
在物理學裏，電荷守恒定律（）是一種關於電荷的守恆定律。電荷守恒定律有兩種版本，「弱版電荷守恒定律」（又稱為「全域電荷守恒定律」）與「強版電荷守恒定律」（又稱為「局域電荷守恒定律」）。弱版電荷守恒定律表明，整個宇宙的總電荷量保持不變，不會隨著時間的演進而改變。注意到這定律並沒有禁止，在宇宙這端的某電荷突然不見，而在宇宙那端突然出現。強版電荷守恒定律明確地禁止這種可能。強版電荷守恒定律表明，在任意空間區域內電荷量的變化，等於流入這區域的電荷…
球多極矩
對於與源位置的距離呈反比的位勢，其球多極展開所得到的係數稱為球多極矩（Spherical multipole moments）。例如，電勢、磁向量勢、重力勢等等，都是這種位勢。 點電荷案例 源位置為 \mathbf{r}^{\prime} 的點電荷 q ，其電勢 \Phi(\mathbf{r}) 在場位置 \mathbf{r} 為 :\Phi(\mathbf{r}) = \frac{q}{4\pi\varepsilon_0|\mathb…
磁
磁或者磁性（）是一种物理现象，主要表现为物体通过磁场相互吸引或排斥。磁学（magnetics）则是研究磁现象的物理学分支。 磁性在广义上，是物质和磁场相互作用的性质；在狭义上，则是物質针对磁場作用作出响应的性质。物质的磁性决定于自身原子磁矩的大小及排列方向。依照溫度、壓力等參數的不同，物質會顯示出不同的磁性。 作为磁场响应的磁性一般表现为順磁性物質或铁磁性物質，如铁钉會趨向於朝著磁場較強的區域移動，即被磁場吸引；反磁性物質則會趨向於朝著…
旋磁比
在物理學中，旋磁比（，也稱為磁旋比，magnetogyric ratio，常用\gamma表示）定义为一個自旋不為零的粒子（此時下文中的磁矩與角動量指自旋磁矩和自旋角動量）或一個體系的磁矩與角動量之比（因而稱磁旋比），對於前一種情況，也等於粒子在外磁場作用下，磁矩作拉莫爾進動時的角頻率與外加磁場的磁感應強度之比（因而稱旋磁比）。在磁共振領域中廣泛用到此概念。 經典體系的磁旋比 考慮一帶電粒子繞一固定軸作圓周運動，則它產生的磁矩為： : …
電磁輻射
的一小部分。]] 電磁辐射是由源傳遞電磁場能量到空间的现象，其波動形式為電磁波。電磁波在空間中以波的形式傳遞能量和動量。經典電磁學裡，電磁波由同相振盪的電場與磁場組成。在均質且各向同性的介質中，電場與磁場的振盪方向互相垂直，並且垂直於波與能量的傳播方向，形成橫波。 電磁輻射的量子形式是光子。電磁波不需要依靠介質進行傳播，在真空中傳播速度为光速。電磁波可按照頻率分類，從低頻率到高頻率，主要包括無線電波、微波、兆赫輻射、紅外線、可見光、紫外…
電場
電場（有時稱為 E 場）是圍繞帶電粒子（例如電子）的一種物理場。在古典電磁學中，單一電荷（或一組電荷）的電場描述其對另一帶電物體施加吸引力或排斥力的能力。當兩個帶電粒子的電荷符號相反，即一者為正、一者為負時，它們彼此吸引；當電荷符號相同時，它們彼此排斥。由於這種力是相互作用，必須至少有兩個電荷存在才會出現電力。這些作用力可由庫侖定律描述：電荷量越大，作用力越大；兩者距離越遠，作用力越弱。非正式地說，物體所帶電荷量越大，其電場越強；同樣地…
偶極子
可以近似為一個磁偶極子的磁場。但是，圖內的 N 和 S 符號分別標示地球的地理北極和地理南極。這標示法很容易引起困惑。實際而言，地球的磁偶極矩的方向，是從地球位於地理北極附近的地磁北極，指向位於地理南極附近的地磁南極；而磁偶極子的方向則是從指南極指向指北極。]] 在電磁學裏，有兩種偶極子（英语：Dipole）： 電偶極子是兩個分隔一段距離，電量相等，正負相反的電荷。 磁偶極子是一圈封閉循環的電流。例如一個有常定電流運行的線圈。 偶極子的…
电磁波
的一小部分。]] 電磁波（英文：Electromagnetic wave）是指同相振盪且互相垂直的電場與磁場，是一種非機械波，在空間中以波的形式傳遞能量和動量，其傳播方向垂直於電場與磁場的振盪方向。 電磁波不需要依靠介質進行傳播，在真空中其傳播速度为光速。電磁波可按照頻率分類，從低頻率到高頻率，主要包括無線電波、微波、兆赫輻射、紅外線、可見光、紫外線、X射線和伽馬射線。人眼可接收到的電磁波，波長大約在380至780nm之間，稱為可見光。…
高斯定律
]] 高斯定律（）表明在闭合曲面内的电荷分佈與產生的電場之間的關係： 其定性描述為：穿越出任意閉合曲面的淨電通量等於該閉合曲面內的淨電荷除以电容率。該閉合曲面稱為高斯曲面。 真空中高斯定律積分形式为：\Phi_E =\iint_{\mathbb{A}}\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\;\subset\!\supset\vec{E}\cdot d\vec{a}=\dfrac{Q_{enc}}{\varepsilon_…
電位移
在電磁學裏，電位移（）是出現於馬克士威方程組的一種向量場，可以用來解釋介電質內自由電荷所產生的效應。電位移\mathbf{D}以方程式定義為 :\mathbf{D}\ \stackrel{\mathrm{def}}{=}\ \varepsilon_{0} \mathbf{E} + \mathbf{P}； 其中，\varepsilon_{0}是電常數，\mathbf{E}是電場，\mathbf{P}是電極化強度。 概述 高斯定律表明，電場…
移動中的磁鐵與導體問題
移動中的磁鐵跟導體問題（）是一個源自於19世紀的著名思想實驗，涉及到的交叉領域。在這問題裏，相對於磁鐵的參考系，導體以均勻速度 v 移動。從磁鐵的參考系與導體的參考系分別觀測，流動於導體的電流相同。這事實遵守基本「相對性原理」：沒有絕對靜止標準，只可以觀測到相對運動。但是，根據馬克士威方程組和勞侖茲力定律，導體的電荷，在磁鐵參考系會感受到磁場力，而在導體參考系會感受到電場力。從不同的參考系觀測，同樣的物理現象竟會出現大相逕庭的描述。這問…
載流迴路
在電磁學中，載流迴路（current-carrying circuit）或载流环路（current-carrying loop），定義為載有電流的「閉合迴路」(closed circuit/loop)。載流迴路是一種理論元件，並沒有設定這迴路的材料為甚麼，也沒有設定迴路的物理性質。所以術語「載流迴路」給出的資訊是： #這迴路載有電流。 #設定這迴路的任意一點為初始點。從這初始點順著迴路路徑移動，必定會再遇到初始點。在這移動路途中間，不會…
安培力定律
的磁場力。）]] 1 的電流 I_1\,\! ，通過磁場 B_1\,\! ，施加作用力 F_{12}\,\! 於電路 2 , 反之亦然。]] 在靜磁學中，安培力定律（Ampère's force law）描述了兩條載流導線之间的吸引力或排斥力，这些作用力称为安培力。安培力的物理起源是：两条载流导线的任一条都根据毕奥-萨伐尔定律产生磁场，而另一条则随之根据洛伦兹力定律感受到磁场力的作用。 此外，安培力另有较广义的定义，安培力是：磁场对放入…
霍爾效應
、（2）導體、（3）磁鐵、（4）磁場、（5）電源]] 霍爾效應（）是指當固體導體放置在一個磁場內，且有電流通過時，導體內的電荷載子受到洛伦兹力而偏向一邊，繼而產生電壓（霍爾電壓）的现象。電壓所引致的電場力會平衡勞侖茲力。通過霍爾電壓的極性，可證實導體內部的電流是由帶有負電荷的粒子（自由電子）之運動所造成。霍爾效應於1879年由埃德溫·霍爾發現。 霍尔效应产生之霍尔电压一般可表达为： V_H=\frac{IBR_H}{d} 其中，I 为流…
里吉-勒杜克效应
里吉-勒杜克效应（英语； Righi-Leduc effect)是一種物理現象。 概述 沿导体的温度梯度垂直的方向加磁场，则导体在和原有温度梯度和磁场平面垂直的方向又形成一个新的温度梯度。意大利物理学家奥古托斯·里吉（1850-1920）和法国物理学家安纳托拖·勒杜克（1856-1937）于1887年几乎同时发现里吉-勒杜克效应。 产生这种效应的物理原因是导体的温度梯度的“热流”电子在磁场所产生的洛伦兹力作用下，向垂直温度梯度和磁场合成…
光學場
光學場（optical field）是以其偏振、大小、相位、波向量以及頻率來定義的電磁場。光學場的物理特性和光學場和其傳播介質的交互作用有關。在數學上可以將光學場定義為會隨空間\boldsymbol{r}(x, y, z)和時間t變化的電場\boldsymbol{E}，對應的三維波函數如下 \nabla^2 \boldsymbol{E}(\boldsymbol{r},t)=\frac{1}{c^2} \frac{\partial^2 \…
電磁張量
電磁張量（）或電磁場張量（）（有時也稱作場強度張量（field strength tensor）、法拉第張量（Faraday tensor）或馬克士威雙向量（Maxwell bivector））是一個描述一物理系統中電磁場的數學客體，所根據的是馬克士威的電磁學理論。場張量是在赫爾曼·閔可夫斯基提出狹義相對論的四維張量形式之後被首次使用。 細節 數學註記：本文會使用到抽象的指標記號。 電磁張量F_{\alpha\beta}常表示成如下矩陣…