第7章電與磁

7.1磁場磁感應強度磁場磁力線磁通量

磁感應強度電流的磁效應安培定則中國古代四大發(fā)明是哪幾個？指南針的原理是什么？指南針的應用有哪些？7.1.1磁場為什么磁體間沒有接觸也會產(chǎn)生相互作用?這是因為在磁體周圍空間存在一種特殊物質(zhì)———磁場,磁場能夠?qū)Υ朋w產(chǎn)生力的作用,從而使磁體與磁體間相互吸引或排斥。磁場與電場類似,都是不依賴于我們的感覺而客觀存在的物質(zhì),并且也都是在跟別的物體發(fā)生相互作用時表現(xiàn)出自己的特性。小磁針有兩個磁極,它在磁場中靜止后就會顯示出這一點的磁場對小磁針N極和S極作用力的方向。物理學中把小磁針靜止時N極所指的方向規(guī)定為該點磁場的方向。實驗中我們常用鐵屑的分布來反映磁場的分布。7.1.2磁力線將條形磁鐵放置在水平玻璃板下方,在玻璃板上均勻地撒上細鐵屑,輕輕敲擊玻璃板,觀察鐵屑在磁場作用下的排列情況;用小磁針代替鐵屑放置在條形磁鐵周圍任意一點,觀察該點處磁場的方向。活動：模擬條形磁鐵磁場的分布當輕輕敲擊玻璃板后,我們發(fā)現(xiàn)鐵屑在磁場作用下按一定規(guī)律排列起來,如圖所示是用鐵屑顯示的條形磁鐵磁場空間分布情況。為了形象地描繪磁場,根據(jù)鐵屑在磁場中的排列情況,在磁場中畫一系列帶箭頭的曲線,使曲線上每一點的切線方向與該點的磁場方向一致，這些曲線就叫作磁力線?！緱l形磁鐵磁場】/video/BV14Q4y1Z7am/?share_source=copy_web&vd_source=9493cd9a6405fbae0bd51257aa6df460條形磁鐵和蹄形磁鐵周圍的磁感線如圖所示。

磁力線是不相交的閉合曲線,磁體外部磁力線從N極出發(fā),到達S極;磁體內(nèi)部磁力線從S極到N極。磁力線上任一點的切線方向就是該點的磁場方向。7.1.2磁力線與用電場線的疏密表示電場強弱一樣,用磁力線的疏密程度可以描述磁場的強弱。磁力線密集的地方磁場強,磁力線稀疏的地方磁場弱。

為了定量地描述磁場的強弱,我們引入一個新的物理量———磁通量。

在分布均勻的磁場中,一平面與磁力線方向垂直,我們把穿過該平面的磁力線的條數(shù)稱為穿過這個平面的磁通量,用φ表示。

磁場越強,磁力線越密,穿過單位面積的磁力線的條數(shù)就越多。在國際單位制中,磁通量的單位是韋伯,簡稱韋（Wb）,面積的單位是平方米（m2）7.1.3磁通量磁感應強度物理學中,把垂直穿過某平面的磁通量與該平面的面積之比稱為磁感應強度,用B表示。磁場中某處磁感應強度的大小表示該處磁場的強弱,即

磁感應強度的單位是特斯拉,簡稱特(T),則1T=1Wb/m2。高斯也是一種常用來表示磁感應強度的單位,符號為G,1G=10-4T。

7.1.3磁通量磁感應強度如果磁場中各點的磁感應強度的大小相等、方向相同,這個磁場稱為勻強磁場。勻強磁場的磁力線互相平行且疏密均勻。距離很近的兩個平行異名磁極之間的磁場,除邊緣部分外,可以認為是勻強磁場。

勻強磁場是一個常用的物理概念,是一個理想化模型。7.1.3磁通量磁感應強度【奧斯特實驗】/video/BV14q4y1u7fM/?share_source=copy_web&vd_source=9493cd9a6405fbae0bd51257aa6df4607.1.4電流的磁效應我們發(fā)現(xiàn)把一條通電導線平行地放在小磁針的上方,小磁針就會發(fā)生偏轉(zhuǎn)。早在1820年,丹麥物理學家奧斯特在授課時無意中發(fā)現(xiàn)了這個現(xiàn)象,并把這個現(xiàn)象命名為電流的磁效應。他經(jīng)過大量研究后得出結(jié)論:電流能夠產(chǎn)生磁場。正是由于電流產(chǎn)生的磁場對小磁針有力(力矩)的作用,導致小磁針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。這個發(fā)現(xiàn)首次揭示了電流與磁場之間的聯(lián)系,此后電學和磁學不再是兩個孤立的研究領(lǐng)域,人們在之后的電磁研究中又有了很多重要的發(fā)現(xiàn)。7.1.5安培定則通電直導線周圍的磁力線是一圈圈的同心圓,這些同心圓都在與導線垂直的平面上。改變電流的方向,各點的磁場方向都會變成相反的方向。直線電流的方向與其磁力線方向之間的關(guān)系可以用安培定則(又稱右手螺旋定則)來判斷:用右手握住導線,讓伸直的拇指所指的方向與電流的方向一致,彎曲的四指所指的方向就是磁力線環(huán)繞的方向。7.1.5安培定則通電螺線管可以看作是由多匝環(huán)形電流串聯(lián)而成的。環(huán)形電流的磁場和通