打字猴:1.70107641e+09
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1701076412 这表示在没有自由电流的情况下,空间中磁场的旋度为零,由此我们很容易得到下面这个式子:
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1701076417 经过一些向量运算,我们得到:
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1701076423 由麦先生方程组的另外一个关于磁场的方程:(即磁场的散度为零,也可以说不存在像电荷一样的“磁荷”),我们得到:
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1701076428 因为它是一个向量方程,所以它实际上是由3个分量方程组成的,即:
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1701076430 Δ2Bx=0
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1701076432 Δ2By=0
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1701076434 Δ2Bz=0
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1701076436 啊哈!最后一个式子是什么意思?它的意思是,BZ在空间中只存在鞍点,不存在各个方向都是最小值的点,如果你还没有看明白,我们把它写成:
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1701076446 如果BZ在X方向上的某一点具有最小值,那么我们有xBZ=0,并且。其中第一个条件告诉我们在这一点BZ是极值,第二个条件告诉我们是极小值。但是由于 的要求,如果这一点上,则至中至少有一个是小于零的。这就表明此处BZ在Y和Z方向上至少有一个方向是极大值。这不就证明了BZ在空间中只存在鞍点,而不存在各个方向上都是极小值的点吗?从而恩绍定理得证。
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1701076450 了解了恩绍定理,我们来看青蛙是如何不遵守这个规律的。青蛙含有大量水分,所以也是逆磁物质,它在外加磁场的作用下,诱导出一个与之对抗的磁偶极矩,其中γ是一个比例常数,负号表示它的逆磁性。这样,青蛙在外加磁场下的势能可以写成:
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1701076456 很显然,这里青蛙的磁场势能不是正比于磁场的某一个分量,而是正比于磁场的总强度(的平方),磁场的总强度。开始证明了磁场的某一个分量在空间中只存在鞍点,但是这并不意味着磁场的总强度(或者说磁场的标量强度)在空间中不存在各个方向上都是极小值的情况。实际上,铅笔芯悬浮的时候就是通过调整磁铁阵列的排列,使得在空间中存在这样的势能最低的位置。Geim先生的青蛙悬浮装置中也有恰好有这样一个位置。
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1701076458 看到这儿,你应该对逆磁悬浮透过热闹看到了门道吧?你或许想过,除了演示这样一个有趣的科学现象以外,逆磁悬浮有没有什么实际的用途呢?实际上它的用处可不少。最重要的用途是在地表创造出太空中才有的微重力环境,这样的环境对于生长完美对称的晶体非常有利,因此它受到材料学家们的关注。最近还看到一个新闻, 2009年美国宇航局的科学家们把一只小老鼠用强磁场浮在了空中。当然他们不是为了重复Geim先生的实验,而是想通过研究老鼠在微重力环境下骨骼钙质流失等现象,来寻求解决宇航员在太空中遇到的一些问题(因为老鼠和人在生理上有许多相似之处)。这可比用火箭把航天员送到太空进行研究要物美价廉得多!
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