第三章磁场
一、磁现象和磁场
【要点导学】
1、本节学习有关磁场的基本知识，通过回顾磁学的发展历史和初中学过的磁学知识，应该掌握磁场的基本概念、磁感线及其物理意义、知道磁铁、电流和地球磁场的磁感线分布情况，并会用安培定则判定磁场方向．
2、基本磁学概念：
①磁性：的性质。
②磁极：。
③磁场：：磁体周围空间存在________，它的基本性质是对放在其中的磁体或电流有_____的作用，一切磁相互作用都是一种非直接接触的相互作用，必须通过______来实现。
3、描述磁场分布的常用工具——磁感线
描述电场用电场线，描述流体用流线，描述磁场用磁感线。磁感线是指在磁场中引入的一系列曲线，其上每一点的______方向表示该点的磁场方向，也是小磁针静止时____的指向．磁感线在磁铁外部由____极到_____极，在磁铁内部由____极到_____极，构成一闭合的曲线。磁感线越密处磁场越____，磁感线越疏处磁场越____.
4、确定电流产生磁场的方向——安培定则
安培定则又称为右手螺旋定则，是确定电流磁场的基本法则，不仅适用于通电直导线，同时也适用于通电圆环和通电螺线管．对于通电直导线的磁场，使用时大拇指指向表示_____方向，弯曲的四指方向表示_____的方向；对于通电圆环或通电螺线管，弯曲的四指方向表示______方向，大拇指的指向表示螺线管内部的________方向
5、几种常见的磁场的磁感线分布图
①直线电流的磁场
如图3-1-1所示为直线电流的磁感线分布图，右手握住直导线，伸直的大拇指方向与一致，弯曲的四指方向就是通电直导线在周围空间产生的的方向．
通电直导线在周围产生的磁场是不均匀分布的，垂直于直导线方向，离直导线越远，磁场；反之越强．
②环形电流的磁场
如图3-1-2所示，右手弯曲的四指方向与方向一致，伸直的大拇指的方向就是环形导线中心轴线上磁感线的方向，大拇指指向磁的位置．螺线管是由多个环形串联而成，所以通电螺线管与环形电流的磁场的确定的方法是相同的．
③运动电荷的磁场
电流是由电荷的定向移动形成的，电流的磁场实质是运动电荷产生的．氢原子核外的电子由于受到库仑力的作用，绕氢原子核做匀速圆周运动，产生的电流相当于一个环形电流，由于在一个周期内电子通过环上任意一个截面一次，根据电流强度的定义，电流强度大小为I=e/T [圆周运动周期满足ke2/r2=m(2π/T)2r]，判断该环形电流的磁场方向时，必须注意，弯曲的四指必须与负电荷运动的方向相反，即指向正电荷运动的方向。
④地球磁场
地磁场的磁感线的分布与条形磁铁、通电螺线管的磁场相似．如图3-1-3所示，与地理南极对应的是地磁北极，与地理北极对应的是地磁南极（不计磁偏角时）。
⑤一对条形磁铁组成的磁场分布（如图3-1-4）
⑥匀强磁场
如果某个区域里磁感应强度大小_______，且______相同，这个区域里的磁场叫做匀强磁场,匀强磁场的磁感线是一组平行且________的直线．匀强磁场是一种理想化的模型，大的异名磁极之间的磁场、通电螺旋管内部（扣除边缘区域）的磁场可以近似看作匀强磁场处理，如图3-1-5所示
6、关于磁偏角
指南针并不指向地球的正南和正北．公元11世纪，我国科学家通过长期的观察发现，指南针的指向并不是地球的正南和正北，而是略微偏离一点．也就是说地的两极和地磁的两极并不重合，这个偏差，在现代科学技术中可以用磁偏角来描述．
如图3-1-6所示，地理南北极与地磁南北极并不重合，地磁的北极（N极）在南半球南纬70010/和东经150045/的地方，地磁的南极（S极）在北半球北纬70050/和西经960的地方．
通过磁针静止位置所作的竖直平面叫做地磁子午面，地磁子午面和地理子午面做夹的角度叫做磁偏角．实际测量的结果指出，地球各处的磁偏角不同．
【范例精析】
例1、做奥斯特实验时，把小磁针放在水平的通电直导线的下方，通电后发现小磁针不动，用手拨动一下小磁针，小磁针转动180o后静止不动，由此可知通电直导线放置情况是 ( )
A．东西向 B．南北向 C．正西南 D．正西北
解析：由于地球磁场的作用，小磁针静止时N极指向地球的北极，如果通电导线是南北方向放置的，则不论电流方向指向南还是指向北，小磁针静止时将偏离南北方向而指向东西方向，即磁针转动的角度接近900。如果通电导线是东西方向放置，通以由东向西的电流，则小磁针北极静止时仍然指向地理的北极；如果通以由西向东的电流，则小磁针静止时北极指向地理的南极。所以本题中的通
电导线应东西方向放置，答案A是正确的。
拓展：磁针的偏转是由于受到磁场的作用，做奥斯特实验时的磁针既受到地
球磁场的作用，又受到通电直导线的磁场力的作用，如果导线东西方向放置（电
流也是在东西方向上），则有可能出小磁针不发生新的偏转，从而误认为电流不
能产生磁场，为了有效地演示电流产生的磁场使小磁针偏转的效果，演示奥斯特
实验时，要求导线南北方向放置。
例2、如图3-1-7所示，在全自动洗衣机中，排水阀由程序控制器控制其动作
的．当洗衣机进行排水和脱水工序时电磁铁的线圈通电，使电磁铁的铁心2动作，
牵引排水阀的活塞，排除污水．牵引电磁铁结构如图所示．以下正确的是( )
(A)若a,b初输入交变电流，铁心2不能吸入线圈中
(B)若a,b初输入交变电流，铁心2能吸入线圈中
(C)若某时刻输入控制电流时，a为正，b为负,则铁心2的B为S极
(D)若某时刻输入控制电流时，a为正，b为负,则铁心2的B为N极
解析：只要电磁铁通电就具有磁性，就可能吸合铁心，因此答案B是正确的；
根据初中学过的右手螺旋定则可知，若输入控制电流时，a为正，b为负,则铁心
2的右端B为N极，答案D是正确的。
拓展：电磁铁是磁性的一种应用，常用的电磁铁大多做成形，目的是让它两
个磁极可以同时吸引物体．巨大的电磁铁里可以通以强大的电流，从而产生强大
的磁场，充当电磁起重机的提手，吸引起很重的铁块．
例3、已知电流磁场的磁感应线方向或N、S极方向，请在图3-1-8上标出电
流方向。
解析：根据安培定则，各图中的电流方向如图3-1-9所示。
