在第 1 部分和第 2 部分中，我们探讨了电场，这是一种由电荷产生且仅作用于电荷的力场。磁场在某些方面是相似的，事实上，随着本博客系列的继续，我们将看到电场和磁场是同一枚硬币的两个面（有充分的理由将其称为“电磁学”）。如何最好地揭开磁铁和磁场的神秘面纱？让我们提出一些基本问题……
答：移动费用
它真的是那么简单。一个孤立的电荷（假设它是一个质子）总是会产生一个电场。然而，一旦它开始移动，它也会产生磁场。电场从质子向外“流动”，而磁场围绕移动的质子“流动”：
磁场围绕运动电荷旋转
离运动的质子越远，磁场越弱，但磁场总是循环的，它总是无始无终地循环。
答：它对运动的电荷施加力
与对电荷施加力的电场类似，磁场也会对电荷施加力，但仅限于电荷移动时。人们可能会假设该力的方向是指示磁场方向的蓝色箭头的方向。毕竟，电场力就是这样工作的，对吧？不完全是，力的方向与磁场方向和质子移动的方向都成 90 度。
考虑一个孤独的质子，让我们称他为彼得，他只是闲逛着管自己的事，突然他走进了一个磁场：
施加在移动质子彼得身上的力
彼得将被迫向下。由于他现在改变了方向，他会被迫侧身，然后向上，向右等等。事实上，他最终会绕圈。
给定电荷移动的方向和磁场的方向，可以使用右手定则找到施加力的方向。一个人的拇指是点积（力）的结果，食指和中指指向速度和磁场矢量的方向。值得注意的是，右手定则将给出 +ve 充电所经历的力的方向。相反，如果它是一个孤独的电子埃里克，一个电荷，力的方向就会反转。
关于彼得的一个评论，肯定是他创造了自己的磁场，因为他在移动，但在上面的例子中，“来自其他地方”的外部磁场是如此之大，以至于我们可以忽略彼得的微弱磁场。
虽然所施加的力与行进方向成 90 度可能看起来很奇怪，但一个有用的类比可能是机翼在流体中行进时所经历的升力。
答：这取决于充电量和行驶速度
电荷因电场而受到的力 = Eq，其中 E 是电场强度 (N/C)，q 是电荷 (C)。电荷因磁场而受到的力 = q(v XB) 其中 v 是电荷的速度矢量 (m/s)，B 是磁通密度矢量 (T esla)，X 是它们的叉积2 个向量。如果速度和磁通量彼此成 90 度，则施加的力最大。
结合这些，电荷由于电场和磁场而经历的总力称为洛伦兹力：
F = q(E+(v XB))
如果 v 为零，则只有电场贡献。通常，电荷 q 越大，施加在其上的力就越大。
回到我们的类比表，值得注意的是，虽然电场强度E对洛伦兹力有贡献，但磁通密度B提供了对整体力的磁性贡献，而不是磁场强度H。好吧，我发现这很有趣。
电场与磁场类比表
孤独的彼得和他的质子朋友佩特罗内拉一起散步。他们的磁场相互作用，但 Peter 和 Petronella 是相互吸引还是相互排斥？这要看他们各自往哪个方向走。如果他们走同一个方向怎么办？
Peter 和 Petronella 的相互作用磁场
Peter 的磁场扫过 Petronella，反之亦然。带圆圈的交叉符号表示该场正在远离您（就像看到箭的箭尾飞离您一样）。
使用右手定则，我们可以确定 Peter 对 Petronella 施加的力的方向，反之亦然：
彼得和彼得罗内拉力相互作用
它们相互吸引，力箭头指向彼此。正如你所料，他们都走在同一个方向，他们一定喜欢对方
如果它们朝相反的方向行进，力箭头指向彼此，它们就会排斥。
Peter 和 Petronella 不仅由于移动而产生磁场，而且由于它们具有净 +ve 电荷而产生电场，并且类似的电荷相互排斥：
彼得和彼得罗内拉的磁力和电力
由于它们的电场而产生的排斥力只是它们电荷的函数。由于它们的磁场而产生的吸引力是由于它们的电荷和它们的速度。只有当该速度的大小为光速时，这两个力才能平衡并且质子（光束）保持平行。
考虑一根铜线就在那里，没有电流流过它。它是电荷中性的，因为电子数与质子数平衡。它没有净电荷。然而，它确实有“自由”电子。将那根电线连接到电池，这些自由电子开始流动，正如我们在第 2 部分中介绍的那样。
即使当这些电子在流动时，电线仍然带有中性电荷，仍然没有电子过量（或不足）。对于在电池端子处离开电线的每个电子，另一个电子从另一个端子加入。
所以，由于电荷的运动而产生了磁场，但由于没有净电荷，也就没有电场。
与其让彼得像光束一样在太空中游荡，不如让我们把他束缚在一根导线中。让我们也把那根电线绕成一圈，这样彼得就作为电流 I 的一部分绕来绕去。另外最好将彼得视为数十亿个电子空穴之一，而不是移动的质子，因为正是这些电子空穴在“移动”在电流的方向上，质子仍然束缚在原子核上。
来自直线和环状导线的磁场
正如我们在 Peter 和 Petronella 身上看到的那样，由于洛伦兹力的磁性分量，两条有电流以相同方向流过它们的电线会相互吸引，即使它们是环状的：
环形线：根据电流方向吸引或排斥
螺旋形的电线类似于一堆堆在彼此顶部的电线环，大大增加了由此产生的组合磁场的强度。叠加再次起作用。
吸引力只是施加在所有电荷上的力，而那些电荷，由于它们在固体导体内而受到约束，会“拖动”导体。
由单个环或螺旋产生的磁场看起来与永磁体产生的磁场非常相似。但是磁铁里面没有电流，对吧？
答：有点像导电回路
不是一个很好的答案，抱歉。让我们稍后再回到这个问题，看看答案（尽管如此模糊）是否更有意义。
回答：有些是这样的
一个原子由一个原子核和围绕它旋转的电子组成（这是将它们概念化的一种方式）。正如我们在产生磁场的导线环中看到的那样，原子电子也是如此：
来自电流回路的磁场
请注意，右手法则是针对 +ve 电荷的流动制定的，即电流流动方向的表示法。由于我们现在谈论的是自旋电子，即 -ve 电荷，右手定则被颠倒，因此电子自旋方向（左）与卷曲手指中的电流方向（右）之间存在矛盾.
对于大多数元素，这些电子成对出现，每个电子都以不同的方向旋转以抵消净磁场：
成对电子抵消了净磁场
有些元素有一个不成对的外层电子，常见的有铁、镍和钴，即所谓的铁磁材料。因此，每个单独的原子都会产生自己的微型磁场。当原子随机定向时，这些场将再次相互抵消：
随机不成对电子自旋和由此产生的磁场
如果所有原子都对齐，它们各自的磁场就会结合起来，叠加形成一个强大的净磁场。然后材料变得有磁性：
具有不成对外层电子的对齐原子产生磁铁
答：用锤子敲他们
我不是在开玩笑，这部分是正确的。当磁性材料置于磁场中时，它本身会被磁化。这个外部磁场排列所有原子，导致材料本身被磁化，或者永久地磁化，或者直到材料从该磁场中移除。在磁场中用锤子敲打它，甚至在另一个磁铁的表面上敲打材料，都会使原子对齐并产生磁铁。
答：有点像导电回路
让我们再试一次。想象一下，我们可以看到条形磁铁中所有对齐的原子，看着南极，这样磁场就会远离我们进入页面。我简化了一些事情只是为了显示未配对的外电子自旋：
磁铁内的净电流回路
远离外围的材料内的电子，由于它们的自旋方向在它们邻接的地方相反，就净电荷流而言相互抵消。剩下的是围绕材料外围的有效电流，类似于导线环路。这就是为什么永磁体产生的磁场可以说与等效导线环产生的磁场相同。
考虑到磁铁实际上是一个导线环，我们已经看到，由于洛伦兹力，导线环如何相互吸引或排斥，问题已经得到解答！每个磁铁或磁性材料中包含的电荷被迫聚集或分开。由于电荷无法从材料中逸出，因此整个固体都会被拖走。
这次是轶事。船舶往往含有大量的铁质材料，无论是船体本身还是发动机、铆钉等。这些部件本身可能在建造过程中被磁化，或者当船舶长时间沿单一方向航行时，受地球磁场的影响。
尽管卫星 GPS 导航取得了进步，但船舶必须安装磁罗盘仍然是一项法律要求。指南针会与它发现的任何磁场对齐。虽然指南针的目的是与地球磁场对齐，但它会受到船舶自身磁场的影响。
为了补偿船舶磁场的局部影响，装有罗盘的罗经柜装有软铁部件，其尺寸和位置可以校准，以抵消船舶磁场，从而使罗盘真正指示磁北. 这些组件可能包括名字美妙的“开尔文球”和“弗林德斯酒吧”。
装有罗盘和磁校正部件的船用罗经柜
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