基础知识讲义 磁场

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1、一.电流的磁场奥斯特实验表明，通电直导线周围存在磁场。直线电流、环形电流以及通电螺线管周围的磁场方向都可以用右手螺旋定则来判断。右手螺旋定则又叫安培定则。1.直线电流的磁场著名的奥斯特实验表明通电直导线周围存在着磁场，这个磁场是由电流产生的。直线电流的磁感线分布如图甲所示。电流方向和磁感线的方向之间的关系可以用安培定则(右手螺旋定则)来判定。如图乙所示，用右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向跟电流方向一致，弯由的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。2.环形电流和通电螺线管产生的磁场环形电流的磁感线分布如图甲所示，其方向也可以用右手螺旋定则

2、来判断。具体方法如图乙所示，用右手握住单匝线圈，让四指指向电流的环绕方向，拇指则指向单匝线圈内部磁感线的方向。由于通电螺线管可以看成由多个单匝线圈组成，并且这些单匝线圈中电流的环绕方向相同，那么它产生的磁场磁感应线的方向也可以用右手螺旋定则来判断，判断方法和单匝线圈磁感线的判断方法完全相同，如图所示。　　　　　　　　较长的通电螺线管内部磁场近似匀强磁场，外部磁感线的分布与条形磁铁的磁感线分布相似。【例题3-1】如图所示，当S闭合时，在螺线管的上方的一只小磁针稳定后的指向。试判断通电螺线管的极性和电源的正负极，这时用绝缘线悬挂的通电圆环将怎样

3、转动(俯视)？二.磁感应强度磁感线地磁场磁通量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的比值叫做磁感应强度。所谓磁感线，就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。地球本身是个大磁体，地球周围存在着磁场，这一磁场叫地磁场。磁感应强度B与和磁场方向垂直的平面的面积S的乘积，叫做穿过这个平面的磁通量。1.磁感应强度⑴磁感应强度的方向　磁感线：磁场和电场一样，描述磁场强弱和方向的物理量是磁感应强度，磁感应强度B是一个矢量。B的大小表示磁场的强弱，B的方向表示磁场的方

4、向。物理学中规定，在磁场中的任意一点，小磁针北极的受力方向，亦即小磁针静止时北极所指的方向为该点的磁场方向。磁场的方向可以形象地用磁感线来表示，在磁场中画一些有方向的曲线，在这些曲线上，每一点的切线方向都在该点的磁场方向上，磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线不会相交，也不会相切，磁感线永远是闭合曲线，在条形磁铁产生的磁场中，处于磁铁纵向对称轴上的磁感线从N极出来指向无穷远，S极一侧的磁感线则由无穷远指向S极，我们认为无穷远处是一点。⑵磁感应强度的大小①磁感应强度的定义：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和导线长度的乘积

5、IL的比值叫做磁感应强度。②定义式：B=③单位：在国际单位制中，磁感应强度单位是特斯拉，符号用“T”表示。由定义式可知：1T=1N/(A·m)。2.地磁场地球本身是一个大磁体，它的N极位于地理南极附近，S极位于地理北极附近，即地磁南极和地理北极是不重合的，如图所示，因此，地球表面磁感线的方向和地球的经线方向在大部分地区并不平行，两者偏离的角度称为地磁偏角，在不同地区，地磁偏角可以不同，我国大部分地区的地磁偏角在5°左右。3.磁通量设在匀强磁场中有一个与磁场方向垂直的平面，磁场的磁感应强度为B，平面的面积为S，磁感应强度B与面积S的乘积，叫做

6、穿过这个面的磁通量，简称磁通，用Φ表示，Φ=BS。如果面积S和与磁场B垂直的平面间的夹角为θ，那么，Φ=BScosθ。对于磁通量，可以这样理解：磁通量就是穿过某一面积S的磁感线的条数。因此，同一个平面，当它跟磁场方向垂直时，穿过它的磁感线条数最多，所以磁通量最大；当它跟磁场方向平行时，没有磁感线穿过它，所以磁通量为零。磁通量是标量，却只有大小(多少)，没有方向。为了比较磁通量的改变量方便起见，往往规定当磁感线从某一个方向穿过时，Φ取正值，当磁感线从这一方向的反方向穿过时，Φ取负值。例如：当穿过某一线圈平面的磁通量为Φ，当此平面在磁场中翻转了

7、180°时，规定穿过线圈平面的磁通量为-Φ，这样，磁通量的变化量为ΔΦ=Φ-(-Φ)=2Φ。在学习电磁感应现象时要用到磁通量的变化率，它是表示磁通量变化快慢的物理量。另外，根据Φ=BS，可得B=，即磁感应强度等于垂直穿过单位面积的磁通量，因此常把磁感应强度叫做磁通密度。　　【例题3-2】如图所示，在条形磁铁外面套一闭合金属圆环，在圆环由位置a经O平移到b的过程中，圆环内的磁通量如何变化？若金属环可以形变，它在位置O面积扩大后，圆环内的磁通量如何变化？三.磁性材料分子电流假说任何物质在外磁场中都能够或多或少地被磁化，但被磁化的程度不同。把其中

8、磁化程度最强的铁磁性物质即强磁性物质通常称为磁性材料。在原子、分子等物质微粒内部，存在着一种环形电流——分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极，