High Magnetic Fields pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:World Scientific Pub Co Inc

作者:Schneider-Muntau, Hans J. (EDT)/ International Workshop, "High Magnetic Fields

出品人:

页数:595

译者:

出版时间:

价格:166

装帧:HRD

isbn号码:9789810231255

丛书系列:

图书标签:

• 磁场
• 高磁场
• 凝聚态物理
• 材料科学
• 半导体物理
• 磁性材料
• 实验物理
• 物理学
• 电子自旋
• 磁阻

《磁场之谜：探索无形力量的边界》 导言：无处不在的隐形之手 磁场，这一看似抽象的物理现象，实则深刻地渗透在我们生活的方方面面。从指南针的指向到地磁场的保护，再到驱动现代电子设备的核心元件，磁力无形地塑造着我们对世界的认知与交互方式。然而，对于普通大众乃至许多初涉物理的学子而言，磁场的复杂性往往令人望而却步。 《磁场之谜：探索无形力量的边界》并非一本专注于超强磁场技术或尖端材料科学的深度技术手册。相反，它是一部旨在揭开磁场神秘面纱的科普巨著，它将带领读者进行一场穿越时空、跨越尺度的知识探险，探寻磁场在自然界、工程学以及生命科学中扮演的关键角色。本书的核心目标是普及磁场的基本原理，展现其宏大叙事，而非聚焦于特定的高场设备或实验参数。 第一部分：基础的构建——磁性的起源与形态 本书的开篇扎实地奠定了理解磁现象的基石。我们首先追溯历史，从古代对天然磁石的观察，逐步过渡到法拉第和麦克斯韦对电与磁统一性的奠基性工作。 1. 从原子到宏观：磁性之源的微观解读 我们将深入探讨磁性的本质——电子的轨道运动和自旋。这部分内容详尽阐述了不同类型的磁性材料的微观机制：顺磁性、抗磁性、铁磁性，以及在极端低温下才会显现的更奇特的量子磁行为。我们详细描绘了磁畴的概念，以及材料如何通过退火、晶粒取向等过程来优化其宏观磁性能，但讨论的重点始终围绕“是什么”和“为什么会这样”，而非如何精确制造一个特定强度的磁体。例如，会细致分析永磁体内部的磁畴壁运动与反磁化过程的物理图像，而不是讨论如何利用这些磁体来达到10特斯拉或更高的场强。 2. 场的几何学：磁力线的意义 在宏观层面，本书详尽解释了磁感应强度（B）和磁场强度（H）的物理意义及其矢量特性。我们通过丰富的图示和生活中的类比，解释了如何通过毕奥-萨伐尔定律和安培环路定律来计算简单几何形状（如直线电流、线圈）产生的磁场分布。计算的复杂性被控制在能够被具备高中物理基础的读者理解的范畴内，重点在于理解场线的疏密与方向代表的物理含义，例如，如何通过优化线圈匝数和电流来“塑造”磁场形状，而非讨论如何通过极靴设计来提升特定工作区的均匀度。 第二部分：自然界的舞台——宇宙、地球与生命 磁场并非人类的创造物，它更是宇宙运行的基本法则之一。本书的第二部分将目光投向自然界，探讨磁场如何成为宇宙的驱动力和地球的守护神。 3. 地球的盔甲：地磁场的生成与演化 地磁场是本书中篇幅最长且最引人入胜的部分之一。我们详细介绍了地核的对流运动（地磁发电机理论）如何持续产生保护地球的巨大磁场。读者将了解到地磁场的强度如何随时间变化，极性漂移和逆转现象背后的深层物理机制。本书着重探讨了地磁场在保护地球生命免受太阳风和宇宙射线侵害中的关键作用，例如极光的壮丽现象正是磁场引导带电粒子撞击大气层的结果。对于磁场反转的模拟和古地磁学的研究方法也有深入浅出的介绍，但不会涉及对超导磁体或高梯度磁场梯度测量技术在这些研究中的具体应用。 4. 从恒星到星系：宇宙尺度的磁力 将视角拉升至宇宙尺度，本书探讨了恒星内部的热核反应如何与磁场相互作用，进而影响恒星的生命周期和爆发活动，如太阳耀斑和日冕物质抛射。在星系层面，我们讨论了星际介质中的磁场如何影响物质的聚集、恒星的形成，以及如何形成星系际的磁通量。这部分内容是基于观测数据和理论模型的推演，旨在展示磁场在塑造宇宙大尺度结构中的基础作用。 第三部分：工程学的血液——磁场在技术中的应用 磁场是现代工业和信息技术的基石。本书的第三部分聚焦于磁场在日常技术和新兴领域中的广泛应用，但侧重于原理而非具体的工程规格。 5. 信息的载体与传输：从存储到感应 本书详细解析了电磁感应定律在发电机、变压器和感应加热中的应用，解释了交流电网如何依赖于交变磁场进行高效的电力传输。在信息技术领域，我们阐述了磁带、硬盘驱动器（HDD）中磁性记录介质的工作原理，强调了磁阻效应和巨磁阻效应（GMR）如何彻底改变了数据存储的密度，使个人电脑的普及成为可能。对于磁共振成像（MRI）的原理介绍，本书着重解释了核自旋在静磁场中进动（拉莫尔进动）以及射频脉冲如何与之耦合，从而在人体内部构建出清晰的二维或三维图像。对这些技术应用的讨论，集中于它们对磁场特性的依赖关系，而非如何优化场强梯度线圈或射频线圈的设计参数。 6. 磁场在交通与材料科学中的柔性应用 在交通运输领域，本书介绍了磁悬浮列车的悬浮、导向与驱动原理，对比了不同类型的磁悬浮系统（如电磁悬挂与电动力悬挂）在磁场交互上的差异。此外，我们还探讨了磁流体力学（MHD）的初步概念，即如何利用磁场来控制导电流体，这在熔融金属处理和推进技术中具有潜在价值。材料科学部分则涉及磁性流体（磁流变液）在外加磁场作用下表现出的奇特粘弹性变化，这种对磁场响应的敏感性，展示了磁场对物质形态的精妙调控能力。 结语：通往未来的磁性展望 《磁场之谜：探索无形力量的边界》的收尾部分，将读者的思绪引向未来。我们展望了磁场研究中仍在探索的未知领域，例如高温超导体的磁通钉扎机制，以及在量子计算中利用磁性量子比特的可能性。本书旨在激发读者对这个无形却强大的自然力量产生更深层次的好奇心，鼓励他们在未来的学习或职业生涯中，继续探索磁场在解决人类面临的能源、健康与信息存储挑战中的潜力。 本书是一部全面的、跨学科的导览手册，它侧重于解释磁场的“是什么”和“为什么”，而非深入探讨特定高场实验设备的“如何”制造。它清晰、生动，为每一位渴望理解我们周围世界基本物理规律的读者，提供了一扇通往磁性奥秘的窗口。

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