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磁感线

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磁感线的概念

磁感线(Magnetic Induction Iine):在磁场中画一些曲线,用(虚线或实线表示)使曲线上任何一点的切线方向都跟这一点的磁场方向相同(且磁感线互不交叉),这些曲线叫磁感线。

磁感线的方向性规定:规定小磁针的北极所指的方向为磁感线的方向;与电场线不同,磁感线是闭合曲线。

磁感线是用来定性描述磁场的一簇簇曲线。磁场用物理量磁感应强度来定量计算。

磁感应强度用B来表示,B为矢量,满足矢量运算的平行四边形法则。(文后有详细的解析)

磁铁周围的磁感线

磁铁周围的磁感线都是从N极出来进入S极,在磁体内部磁感线从S极到N极。

典型的磁感线

三种常见的磁感线

磁感线的特性

磁感线都有哪些性质呢?

1.磁感线是徦想的,用来对磁场进行直观描述的曲线,它并不是客观存在的。

2.磁感线是闭合曲线;磁铁的磁感线,外部从N指向S,内部从S指向N;

注:区别电场线和磁感线的不同之处:电场线是不闭合的,而磁感线则是闭合曲线。

3.磁感线的疏密表示磁场的强弱,磁感线上某点的切线方向表示该点的磁场方向。

4.任何两条磁感线都不会相交,也不能相切。

5.地球磁感线方向和条形磁体的磁感线方向一样。

磁感线(不是磁场线)的性质最好与电场线的性质对比来记忆。

磁感应强度

安培力与磁感线

磁感应强度的定义:B=F/(IL)

磁感应强度是由什么决定的?磁感应强度的大小并不是由F、I、L来决定的,而是由磁极产生体本身的属性。

如果是一块磁铁,那么B的大小之和这块磁铁的大小和磁性强弱有关。

如果是电磁铁,那么B与I、匝数及有无铁芯有关。

高中物理网很多文章都建议同学们采用类比的方法来理解各个物理量。我们用电阻R来做个对比。

R的计算公式是R=U/I;可一个导体的电阻R大小并不是由U或者I来决定的。而是由其导体自身属性决定的,包括电阻率、长度、横截面积。同样,磁感应强度B也不是由F、I、L来决定的,而是由磁极产生体本身的属性。

如果同学们有时间,可以把静电场中电容的两个公式来复习、巩固下。

B为矢量,方向与磁场方向相同,并不是在该处电流的受力方向,运算时遵循矢量运算法则。

磁感应强度B的所有计算式

磁感应强度B=F/IL;磁感应强度B=F/qv;磁感应强度B=ξ/Lv;磁感应强度B=Φ/S;磁感应强度B=E/v;

其中,F:洛伦兹力或者安培力;q:电荷量;v:速度;ξ:感应电动势;E:电场强度;Φ:磁通量;S:正对面积;

磁通量

磁通量

磁通量是闭合线圈中磁感应强度B的累积。

⒈定义一:φ=BS,S是与磁场方向垂直的面积,如果平面与磁场方向不垂直,应把面积投影到与磁场垂直的方向上,求出投影面积;

⒉定义二:表示穿过某一面积磁感线条数;此时,我们认为B代表的意义是单位面积内的磁感线密度。

磁通量是标量,但有正、负,正、负号不代表方向,仅代表磁感线穿入或穿出。同学们能不能想到其他类似的物理量呢?比如,电流,也是有“运动方向”的标量。

当一个面有两个方向的磁感线穿过时,磁通量的计算应算“纯收入”,即ф=ф -ф (ф 为正向磁感线条数,ф 为反向磁感线条数。)

安培定则判定磁感线

安培定则

安培定则是用来确定电流方向与磁场方向(磁感线方向)关系的法则。

我们可以使用安培定则来做如下判定:

(1)已知电流方向,判定此电流产生的磁场方向(磁极方向)。

(2)已知磁场方向(磁极方向),反推电流的方向。

安培定则必须使用右手来判定,具体的使用包括如下两种情况。

安排定则应用1

应用1=单根导线周围的磁场判定。

安培定则

应用1同样适用的是右手来判定。拇指方向与电流方向相同,则弯曲的四指代表的是磁感线的方向。

如果我们知道(直流电)电流的方向,就能通过右手来判定磁场方向;反之,我们知道导线周围磁场的分布,也就能判定电流的方向了。

安培定则应用2

安培定则
应用2=右手螺旋定则。右手螺旋定则可判定多匝、单匝线圈的磁感线方向。这种情况我们再初中物理课本上就讲过;只不过,右手螺旋定则仅仅是安培定则的一种特殊情况(一部分)。

如上图所示,弯曲的四指代表电流流动的方向(由手掌流向指尖),拇指的方向代表等效磁铁N磁极的方向。(小拇指代表的是S磁极的方向)

我们可以通过螺旋线上电流的方向来判定等效磁铁的NS磁极,同样,我们也可以反过来,通过NS磁极的分布来确定螺旋管上的电流方向。

安培定则虽然都是通过右手来判定的,可安培定则与右手定则不同,同学们可以点击这里来了解右手定则的内容。

参考文献

安培力http://gaozhongwuli.com/zongjie/kaodian/474097.html

电磁感应http://gaozhongwuli.com/zongjie/kaodian/43299.html

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