十四、磁场
一、知识网络
二、画龙点睛
概念
1、磁场
(1)磁场的来源
①磁体的周围存在磁场
②电流的周围存在磁场：丹麦物理学家奥斯特首先发现电流周围也存
在着磁场。
把一条导线平行地放在小磁针的上方，给导线中通入电流。当导线中
通入电流，导线下方的小磁针发生转动。
(2)磁体与电流间的相互作用通过磁场来完成
(3)磁场
①磁场：磁体和电流周围，运动电荷周围存在的一种特殊物质，叫磁场。
②磁场的基本性质：对处于其中的磁极或电流有力的作用。
③磁场的物质性：虽然磁场看不见摸不着，对于我们初学者感到很抽象，其实磁场和电场一样是客观存在的，是物质存在的一种特殊形式。
2、磁场的方向 磁感线
(1)磁场的方向：物理学规定，在磁场中的任一点，小磁针北极受力的方向，亦即小磁针静止时北极所指的方向，就是该点的磁场方向。
(2)磁感线：
①磁感线所谓磁感线，是在磁场中画出的一些有方向的曲线，在这些曲线上，每一点的切线方向都在该点的磁场方向上。 ②磁感线的可以用实验来模拟
(3)几种典型磁体周围的磁感线分布
①条形磁铁磁场的磁感线
②条形磁铁磁场的磁感线
③直线电流磁场的磁感线
直线电流磁场的磁感线是一些以导线上各点为圆心的同心圆，这些同心圆都在跟导线垂直的平面上。
直线电流的方向和磁感线方向之间的关系可用安培定则(也叫右手螺旋定则)来判定：用右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。
④环形电流磁场的磁感线
环形电流磁场的磁感线是一些围绕环形导线的闭合曲线。在环形导线的中心轴线上，磁感线和环形导线的平面垂直。
A C B
环形电流的方向跟中心轴线上的磁感线方向之间的关系也可以用安培定则来判定：让右手弯曲的四指和和环形电流的方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是环形导线中心轴线上磁感线的方向。
⑤通电螺线管磁场的磁感线
通电螺线管外部的磁感线和条形磁铁外部的磁感线相似，一端相当于南极，一端相当于北极。
通电螺线管内部的磁感线和螺线管的轴线平行，方向由南极指向北极，并和外部的磁感线连接，形成一些环绕电流的闭合曲线。通电螺线管内部的磁场比两极处的磁场更强。
通电螺线管的电流方向和它的磁感线方向之间的关系，也可用安培定则来判定：用右手握住螺线管，让弯曲四指所指的方向和电流的方向一致，大拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向。也就是说，大拇指指向通电螺线管的北极。
(4)磁感线的物理意义
①磁感线上任意一点的切线方向表示该位置的磁场方向，亦即小磁针在该位置时N极的受力方向，或小磁针在该位置静止时N极的指向。
②磁感线的疏密程度表示磁场的强弱。磁感线密集处磁场强，稀疏处磁场弱。
(5)磁感线的特点
①磁感线为闭合曲线，无起点和终点。在磁体的外部磁感线由N极发出，回到S极。在磁体的内部磁感线则由S极指向N极。
②在稳定的磁场中，某一点只有惟一确定的磁场方向，所以两条磁感线不能相交。
③磁感线也不相切。若磁感线相切，则切点处的磁场将趋近于无穷大，这是不可能的。
3、地磁场
(1)地磁场：地球本身在地面附近有空间产生的磁场，叫做地磁场。
(2)地磁场的分布特点：地磁场的分布大致就像一个条形磁铁外面的磁场。
4、磁感应强度
(1)定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的安培力F跟电流I和导线长度L 的乘积IL的比值叫磁感应强度。
说明：如果各处的磁场强弱不同，仍然可用上述方法研究磁场，只是要用一段特别短的通电导线来研究磁场。如果导线很短很短，B就是导线所在处的磁感应强度。
(2)公式：B＝F
IL(量度式)
(3)单位：在国际单位制中，磁感应强度的单位是特斯特，简称特，国际符号是T。
1T ＝1N A ·m
常见的地磁场磁感应强度大约是0.3×10－4T ～0.7×10－
4T ，永磁铁磁极附近的磁感应强
度大约是10－3T ～1T 。在电机的变压器铁芯中，磁感应强度可达0.8T ～1.4T 。
(4)方向：磁感应强度是矢量，把某点的磁场方向定义为该点的磁感应强度的方向。
(5)物理意义：磁感应强度B 是表示磁场强弱和方向的物理量。
(6)形象表示方法：在磁场中也可以用磁感线的疏密程度大致表示磁感应强度的大小，这样，从磁感线的分布就可以形象地表示磁场的强弱和方向。
在同一磁场的磁感线分布图上，磁感线越密的地方，磁感应强度越大。
(7)磁场的叠加：磁感应强度是矢量，它可以合成，合成同样遵守平形四边形定则。 若空间存在几个磁场，空间的磁场应由这几个磁场叠加而成，某点的磁感应强度为B 。 B ＝B 1＋B 2＋B 3……（矢量和）
例题：如图所示，三根通电直导线垂直纸面放置，位于b 、c 、d 处，通电电流大小相同，方向如图。a 位于bd 中点。则a 点的磁感应强度方
向是( )
A ．垂直纸面指向纸里
B ．垂直纸面指向纸外
C ．沿纸面由a 指向b
D ．沿纸面由a 指向c
解析：根据安培定则：b 、d 两根导线在a 点形成的磁场，磁感应强度大小相等，方向相反，合磁感应强度应为零，故a 点磁场就由通电导线c 来决定，根据安培定则在a 点处的磁场，磁感应强度方向应为沿纸面由a 指向b ，正确选项为C 。
例题：①磁场中放一根与磁场方向垂直的通电导线，它的电流强度是2.5 A ，导线长1 cm ，它受到的安培力为5×10-2 N ，则这个位置的磁感应强度是多大？
②接上题，如果把通电导线中的电流强度增大到5 A 时，这一点的磁感应强度应是多大？
③如果通电导线在磁场中某处不受磁场力，是否肯定这里没有磁场.
解答：①B ＝F IL
＝2T 。 ②磁感应强度B 是由磁场和空间位置(点)决定的，和导线的长度L 、电流I 的大小无关，所以该点的磁感应强度是2 T 。
③如果通电导线在磁场中某处不受磁场力，则可能有两种可能：该处没有磁场；该处有磁场，只不过通电导线与磁场方向平行。
5、匀强磁场
(1)定义：如果磁场的某一区域里，磁感应强度的大小和方向处处相同，这个区域的磁场叫匀强磁场。
(2)产生方法：距离很近的两个异名磁极之间的磁场，通电螺线管内
部的磁场（除边缘部分外）都可认为是匀强磁场。
(3)磁感线的特点：匀强磁场的磁感线是间距相等的平行直线。
6、安培力
(1)安培力：磁场对电流的作用力通常称为安培力。
⑵安培力的大小：F ＝BILsin θ
θ=900时 F=BIL
在非匀强磁场中，公式F ＝BILsin θ适用于很短的一段通电导线，这
是因为导线很短时，它所在处各点的磁感应强度的变化很小，可近似认为
磁场是匀强磁场。
a b
c d
