电场和磁场中的场的区别与联系

场的概念在现代物理学中非常重要，可谓是现代物理的基础。

关于场的提出，起源于麦克斯韦和法拉第对电磁现象的研究。法拉第作为一名实验物理学家，因为教育背景不强（小学辍学），在研究中总是以观察实验为主，甚###他的实验记录本都是以图片为主。他记录的物理现象图画是非常精美的，其中###经典之一就是关于磁场的描述。法拉第把铁屑撒在各种形状磁铁周围，然后发现铁屑的分布是不均匀的，靠近磁体两极###密。简单的定量研究就知道，在磁体两极的磁力是###强的。于是法拉第描绘铁屑的分布，认为磁铁周围存在某些“力线”，每一个铁屑就像小磁针一样，其指向与力线相切。力线密度越大的地方，磁力作用就越强。麦克斯韦在获得法拉第的实验结果之后，从数学的角度，领悟到力线的分布可以用数学的语言来描述，那就是物理量在空间的分布，其曲率就是力线的密度，或者说如果构造一个物理量的空间分布，那么其分布梯度（微分）就对应着对其中物体作用力的强度。这就是场的概念。磁力线的分布可以用一个具有空间分辨的物理量来描述-磁场，磁场对处于其中的带有磁性的物质有磁相互作用，作用力的大小与磁场的梯度成正比。类似的，电场也会对其中电荷产生电相互作用，作用力大小和电场梯度成正比。不同的是，在麦克斯韦理论框架下，电场是有源场，其末端就是电荷，电荷可以分正负电荷独立存在，磁场是无源场，其基本单元只能是磁偶极，也就是磁极总是成对儿出现的。
电磁场对其中物质的相互作用，和我们熟悉的机械作用力是一回事。严格来说，我们在宏观上感受到的各种机械力，其实几乎都是电磁场产生的相互作用力。例如所谓推力、拉力、压力、摩擦力、粘滞力等等，这些按照力的效果来描述的相互作用，微观上都是电磁相互作用力。为什么磁铁会隔空对磁针产生作用力，奥秘就在于磁场，磁场本身就是一种物质，或者说磁铁周围是存在一个关于磁的能量场的，在旁边的磁针尽管没有直接接触到磁铁本身，但它是感受到磁铁的磁场的，磁场的梯度必然会造成一个相互作用力。就像浮力一样，浸泡在液体中的物质因为上下两侧受到的水的压力不同，而造成浮力，物质周围磁力线密度的不同也会造成磁相互作用力，电场对物体的相互作用也完全类似。所以，场的概念更加本质，只要场存在，就会对其中物质有相互作用力。