磁场与安培定则

徐斌斌，中学高级教师，曾获湖北省“比教学”先进个人、襄阳市学科带头人、襄阳市优秀班，主任、枣阳市拔尖人才、枣阳市中小学名师、枣阳市讲师团优秀讲师等荣誉称号2016年获“枣阳市十大杰出青年”，多次获省优质课一等奖，多篇论文获省市级奖，在核心期刊上发表论文多篇，关于磁现象。早在公元前4世纪的战国时期就已经有所记载，人类对电的认识也可以追溯到公元前6世纪，但对于电磁现象的整合却是到19世纪才真正开始的，因为在此之前，电和磁一直被作为两种不同的物理现象被物理学家们所关注和研究，也正是物理学家对电磁学的深入探究，才有了现代化的今天。

一、什么是磁场

磁体能够吸引铁、钴、镍等物质，当磁体靠近这些物体，就能把这些物体吸引过来，当磁体与磁体互相靠近时，也会出现吸引或排斥的现象，它们之间并没有接触但会产生力的作用，这说明在磁体的周围存在着一种我们看不见也摸不着的物质，我们把这种物质叫作磁场。

磁场可以对处于其中的磁体产生磁力的作用，磁体问的相互作用就是通过磁场发生的，如图1，在磁体的周围放一些小磁针，我们会看到，小磁针会有规则地排列在磁体的周围，我们把小磁针静止时北极所指的方向，规定为磁场的方向。

磁场是存在的，但我们看不见，摸不着，那么我们如何了解它的性质呢？物理学家们想出来一个好方法，如图2，当我们把铁屑放在一个条形磁铁的周围时，我们会看到铁屑有规则地排列在条形磁体的周围，这也向我们证实了磁场确确实实是存在的，为了让我们更好地研究磁场的性质，形象地描述磁场的分布情况，我们就按照这些铁屑的排列线条在磁体的周围画上一些曲线，并且在每條线上都标上该点磁场的方向，这就是磁感线了，如图3，根据磁场方向的规定，我们知道磁体周围的磁感线是从磁体的北极出来。回到磁体的南极，

值得注意的是：磁感线是我们为了描述和研究磁场而假想出来的，它是不存在的，但磁场是确确实实存在的。

观察磁体周围的磁感线的分布，我们会发现磁体两端的磁感线最密集，所以磁体两端的磁性最强，这两个部分叫作磁极，每个磁体上都有两个磁极：南极（S）和北极（N），同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。

例1关于磁场和磁感线，下面说法正确的是（）。

A.磁场虽看不到，摸不着，但确实存在；而磁感线是一种假想的曲线，是不存在的。

B.磁场对放人其中的磁体有磁力的作用，当其中未放入磁体时，就没有磁场存在。

C.磁体周围的磁感线从磁体的南极出来，同到北极。

D.在磁场中画出磁感线后，磁感线空白处不存在磁场。

分析：磁体周围一直有磁场的存在，磁感线是从磁体的北极出发，回到磁体的南极，磁感线只是为了形象地描述空间的磁场分布情况而假想出来的一种曲线，并不存在，没的地方并不代表没有磁场的存在，选A。

二、电生磁和安培定则

生活中，我们常听说电磁炉、电磁铁等，那么，电与磁之间是否存在着某种联系呢？在19世纪之前，电和磁一直被作为两个独立的物理现象被研究。这个观点也一直“统治”着物理界，直到1820年的3月。丹麦的物理学家奥斯特做了一个实验。把一段直导线平放在小磁针的旁边（如图4），每当给导线通电时，发现小磁针总会发生偏转，这个现象说明了通电导体的周围存在着能够让小磁针重新指向的一种物质，这就是磁场，由此推出了通电导体周围存在着磁场的结论，这便是有名的奥斯特实验，这一现象也被称为电流的磁效应。

这一发现引起了物理界的轰动，从此拉开了电与磁之间有联系的序幕，越来越多的物理学家在电与磁之间的联系上作出了巨大的努力和贡献，其中的代表人物有安培、法拉第等。

磁场有方向，通电导体周围有磁场，那么通电导体周围的磁场方向又是如何呢？

安培经过大量的实验探究，最终利用安培定则，判断出了通电螺线管周围的磁场方向：用右手握住螺线管，让四指指向螺线管中电流的方向，则大拇指所指的方向就是螺线管的北极（如图5）。

对于通电直导线所产生的磁场方向也可以用安培定则来判定：用右手握住通电直导线，让大拇指指向电流的方向，那么四指的指向就是磁感线的环绕方向（如图6）。

例2（2016·雅安）如图7所示，根据小磁针的指向，对通电螺线管的南、北极和电源的正、负极判断正确的是（）。

A.a端是北极，c端是负极

B.a端是北极，c端是正极

C.a端是南极，c端是负极

D.a端是南极，c端是正极

分析中小磁针的N极指向右，根据磁场方向的规定可知，此通电螺线管的6端是S极，a端是N极，再利用安培定则可以判断电流是从右侧流入，所以d端为电源的正极，c端是负极，选A。

本期导读

本期物理部分配合“电与磁”“信息的传递”“能源与可持续发展”这三章内容的学习，很多同学理不清发电机与电动机的区别，《搞定发电机与电动机》一文会帮你理清二者的区别和联系，物理实验中同学们会多次遇到“多次测量与多次实验”，可是它们的作用却不尽相同，《多次测量与多次实验》一文会详细介绍其作用。