为何要引入磁感线

2015-09-10管余

中学生数理化·中考版 2015年11期

管余

磁场与我们的生活密切相关，小到磁性飞镖、女士包的金属磁扣、冰箱门上的磁铁及封闭垫、电脑上的接口、电磁炉等，大到磁悬浮列车、核磁共振成像仪等，可以说，磁场无处不在，下面我们就一起走进“磁”世界一探究竟。

一、磁现象和磁场

磁体能够吸引铁、钴、镍等物质，每个磁体有两个磁性最烈的地方叫作磁极，若把磁体悬挂起来，静止后，一端会指北，叫北极或N极；另一端会指南，叫南极或S极，磁极间相互作用的规律是：同名磁极相互互排斥，异名磁极相互吸引。

在磁体的周围有着一种我们看不见的特殊物质，叫磁场，磁体之间的吸引或排斥，正是通过磁场来实现的，把小磁针靠近磁体，磁体对小磁针有作用力，使小磁针偏转起来，在磁体周围的不同位置，小磁针会指向不同位置，物理学中把小磁针静止时北极所指的方向规定为该点磁场的方向。

一些物体在磁体或电流的作用下会获得磁性，这种现象叫作磁化，许多物体容易磁化：在购表时，营业员会不厌其烦地告诉你，要远离磁场，从而避免手表走时不准，甚至损坏，这是机械手表磁化；而彩色电视机显像管磁化后，色彩将会失真；相反，我们可以利用钢针磁化原理来制作指南针。

例1（2015·南京）如图1所示，一张百元新钞票好像被一支笔“戳通”了，实际上这张新钞票依然完好无损，这里应用了磁现象的有关知识，原来，这支笔的笔杆（纸币的下方）与笔头（纸币的上方）可以互相分离，笔杆上与笔头相连的一端内部装有小磁铁，则笔头内的材料可能含有____（填“铜”“铁”或“塑料”），若想探究笔头内的材料是否有磁性，现提供下列器材：①小磁针；②大头针；③碎纸屑，其中可用来完成探究任务的有____（填序号）。

解析：磁体具有吸引铁、钻、镍等物质的性质，笔头内的材料可能是含铁的：若笔头内的材料有磁性就可以吸引大头针或使小磁针发生偏转。

答案：铁 ①②

二、为何引入磁感线

为了形象地描述磁场，人们就把铁屑在磁场中的排列情况，用一些带箭头的曲线来表示，这就是磁感线，磁感线上，任何一点的切线方向表示该点的磁场方向，曲线分布的疏密程度表示磁场的强弱。

例2（2015·南昌）如图2所示是条形磁体的磁场分布图，下列说法正确的是（）。

A.该条形磁体的左端为N极，右端为S极

B.a处的磁场强弱与6处的磁场强弱相同

C.置于a点的小磁针静止时南极指向左侧

D.磁感应线是为了研究方便引入的假想曲线

解析：图2所示是条形磁体的磁场分布情况，磁感线是一种为了研究而假设出来的曲线，它不是真实存在的：磁感线密的地方说明磁场强度更强：箭头的方向代表该点的磁场方向，即小磁针静止时N极所指的方向；根据图中磁感线的方向可得出条形磁体的左端为S极，右端为N极。

答案：D

三、地磁场和电磁场

1.地磁场

地球的周同存在磁场，地球实际上就是一个巨大的磁体，它也有两个磁极，地磁南极和地磁北极，地磁场的南北极与地理的南北极并不重合，如图3。

地磁场的南北极连线与地理的南北极连线之间有一个偏角，叫作磁偏角，地球的磁极在缓慢地移动，磁偏角也在缓慢地变化。

2.奥斯特实验及其意义

奥斯特实验：在导线下方放有小磁针，当导线中通过电流时，小磁针的N极指向发生偏转，说明小磁针一定受到了磁场力作用，而周围又没有其他磁体产生磁场对小磁针施加作用。因而得出通电导体的周围像磁体一样存在磁场，这种现象叫作电流的磁效应，改变导线中电流的方向，小磁针反向偏转，说明通电导体的周围磁场方向与电流方向有关。

奥斯特实验不仅表明通电导体周围存在磁场，而且揭示了电现象与磁现象不是各自孤立的，而是存在着密切的关系。

3.通电螺线管的磁场

通电螺线管产生的磁场，其方向由安培定则（如图4所示）判断，安培定则又称为右手螺旋定则：用右手握住螺线管，让四指弯向螺线管中电流的方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的N极。

通电螺线管的磁场与条形磁铁的磁场相似，在螺线管的外部，磁感线由N极出来，从S极进入螺线管：在螺线管的内部，磁感线由S极指向N极，由安培定则知，通电螺线管两端的极性取决于电流的方向。

例3（2015·桂林）如图5所示，在探究通电螺线管外部的磁场分布实验中，观察到小磁针指向正确的是（）。

解析：由图可知，螺线管中的电流方向从左向右，根据安培定则，用右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指的方向为N极，即螺线管左端为N极，再根据磁极间的相互作用规律可得小磁针静止时N极指向螺线管右端，故选D。

答案：D

学即用，练一练

1.（2015·巴中）关于磁场，下列说法中正确的是（）。

A.磁体周围的磁感线从磁体N极发出，回到磁体S极

B.磁极间的相互作用不都是通过磁场发生的

C.磁感线是磁场中真实存在的一些曲线