為何要引入磁感線

管余

磁場與我們的生活密切相關(guān)，小到磁性飛鏢、女士包的金屬磁扣、冰箱門上的磁鐵及封閉墊、電腦上的接口、電磁爐等，大到磁懸浮列車、核磁共振成像儀等，可以說，磁場無處不在，下面我們就一起走進(jìn)“磁”世界一探究竟。

一、磁現(xiàn)象和磁場

磁體能夠吸引鐵、鈷、鎳等物質(zhì)，每個(gè)磁體有兩個(gè)磁性最烈的地方叫作磁極，若把磁體懸掛起來，靜止后，一端會指北，叫北極或N極；另一端會指南，叫南極或S極，磁極間相互作用的規(guī)律是：同名磁極相互互排斥，異名磁極相互吸引。

在磁體的周圍有著一種我們看不見的特殊物質(zhì)，叫磁場，磁體之間的吸引或排斥，正是通過磁場來實(shí)現(xiàn)的，把小磁針靠近磁體，磁體對小磁針有作用力，使小磁針偏轉(zhuǎn)起來，在磁體周圍的不同位置，小磁針會指向不同位置，物理學(xué)中把小磁針靜止時(shí)北極所指的方向規(guī)定為該點(diǎn)磁場的方向。

一些物體在磁體或電流的作用下會獲得磁性，這種現(xiàn)象叫作磁化，許多物體容易磁化：在購表時(shí)，營業(yè)員會不厭其煩地告訴你，要遠(yuǎn)離磁場，從而避免手表走時(shí)不準(zhǔn)，甚至損壞，這是機(jī)械手表磁化；而彩色電視機(jī)顯像管磁化后，色彩將會失真；相反，我們可以利用鋼針磁化原理來制作指南針。

例1（2015·南京）如圖1所示，一張百元新鈔票好像被一支筆“戳通”了，實(shí)際上這張新鈔票依然完好無損，這里應(yīng)用了磁現(xiàn)象的有關(guān)知識，原來，這支筆的筆桿（紙幣的下方）與筆頭（紙幣的上方）可以互相分離，筆桿上與筆頭相連的一端內(nèi)部裝有小磁鐵，則筆頭內(nèi)的材料可能含有____（填“銅”“鐵”或“塑料”），若想探究筆頭內(nèi)的材料是否有磁性，現(xiàn)提供下列器材：①小磁針；②大頭針；③碎紙屑，其中可用來完成探究任務(wù)的有____（填序號）。

解析：磁體具有吸引鐵、鉆、鎳等物質(zhì)的性質(zhì)，筆頭內(nèi)的材料可能是含鐵的：若筆頭內(nèi)的材料有磁性就可以吸引大頭針或使小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。

答案：鐵 ①②

二、為何引入磁感線

為了形象地描述磁場，人們就把鐵屑在磁場中的排列情況，用一些帶箭頭的曲線來表示，這就是磁感線，磁感線上，任何一點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的磁場方向，曲線分布的疏密程度表示磁場的強(qiáng)弱。

例2（2015·南昌）如圖2所示是條形磁體的磁場分布圖，下列說法正確的是（ ）。

A.該條形磁體的左端為N極，右端為S極

B.a處的磁場強(qiáng)弱與6處的磁場強(qiáng)弱相同

C.置于a點(diǎn)的小磁針靜止時(shí)南極指向左側(cè)

D.磁感應(yīng)線是為了研究方便引入的假想曲線

解析：圖2所示是條形磁體的磁場分布情況，磁感線是一種為了研究而假設(shè)出來的曲線，它不是真實(shí)存在的：磁感線密的地方說明磁場強(qiáng)度更強(qiáng)：箭頭的方向代表該點(diǎn)的磁場方向，即小磁針靜止時(shí)N極所指的方向；根據(jù)圖中磁感線的方向可得出條形磁體的左端為S極，右端為N極。

答案：D

三、地磁場和電磁場

1.地磁場

地球的周同存在磁場，地球?qū)嶋H上就是一個(gè)巨大的磁體，它也有兩個(gè)磁極，地磁南極和地磁北極，地磁場的南北極與地理的南北極并不重合，如圖3。

地磁場的南北極連線與地理的南北極連線之間有一個(gè)偏角，叫作磁偏角，地球的磁極在緩慢地移動，磁偏角也在緩慢地變化。

2.奧斯特實(shí)驗(yàn)及其意義

奧斯特實(shí)驗(yàn)：在導(dǎo)線下方放有小磁針，當(dāng)導(dǎo)線中通過電流時(shí)，小磁針的N極指向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明小磁針一定受到了磁場力作用，而周圍又沒有其他磁體產(chǎn)生磁場對小磁針施加作用。因而得出通電導(dǎo)體的周圍像磁體一樣存在磁場，這種現(xiàn)象叫作電流的磁效應(yīng)，改變導(dǎo)線中電流的方向，小磁針反向偏轉(zhuǎn)，說明通電導(dǎo)體的周圍磁場方向與電流方向有關(guān)。

奧斯特實(shí)驗(yàn)不僅表明通電導(dǎo)體周圍存在磁場，而且揭示了電現(xiàn)象與磁現(xiàn)象不是各自孤立的，而是存在著密切的關(guān)系。

3.通電螺線管的磁場

通電螺線管產(chǎn)生的磁場，其方向由安培定則（如圖4所示）判斷，安培定則又稱為右手螺旋定則：用右手握住螺線管，讓四指彎向螺線管中電流的方向，則大拇指所指的那端就是螺線管的N極。

通電螺線管的磁場與條形磁鐵的磁場相似，在螺線管的外部，磁感線由N極出來，從S極進(jìn)入螺線管：在螺線管的內(nèi)部，磁感線由S極指向N極，由安培定則知，通電螺線管兩端的極性取決于電流的方向。

例3（2015·桂林）如圖5所示，在探究通電螺線管外部的磁場分布實(shí)驗(yàn)中，觀察到小磁針指向正確的是（ ）。

解析：由圖可知，螺線管中的電流方向從左向右，根據(jù)安培定則，用右手握住螺線管，四指指向電流方向，大拇指的方向?yàn)镹極，即螺線管左端為N極，再根據(jù)磁極間的相互作用規(guī)律可得小磁針靜止時(shí)N極指向螺線管右端，故選D。

答案：D

學(xué)即用，練一練

1.（2015·巴中）關(guān)于磁場，下列說法中正確的是（ ）。

A.磁體周圍的磁感線從磁體N極發(fā)出，回到磁體S極

B.磁極間的相互作用不都是通過磁場發(fā)生的

C.磁感線是磁場中真實(shí)存在的一些曲線

D.地磁場的N極在地理北極附近，S極在地理南極附近，與地球兩極并不完全重合

2.（2015·山西）小明同學(xué)用硬紙板和大頭針制作底座，把兩根縫衣針磁化后，穿過按扣的兩個(gè)孔，放在底座的針尖上，就制作成了一個(gè)如圖6所示的指南針，指南針能指南北說明地球周圍存在____，該指南針靜止后，針尖指南方，則針尖是指南針的____（填“N”或“S”）極。

參考答案

1.A 2.磁場 S

責(zé)任編輯：蔡華杰

《“電與磁"綜合測試題》參考答案

一、1.地磁場 北 2.通電導(dǎo)線周圍存在磁場奧斯特 3.落下 相連時(shí)成為一個(gè)磁體，而磁體中間磁性最弱，故吸不住鐵釘 4.電 發(fā)電機(jī) 5.排斥 長 6.S N 7.磁性有 無 鐵

二、8.A 9.D 10.C 11.B 12.D 13.A 14.B 15.B

三、略。

四、18.（1）吸引鐵釘數(shù) （2）保證通過甲、乙的電流相等 （3）S （4）當(dāng)電流一定時(shí)，電磁鐵線圈匝數(shù)越多，磁性越強(qiáng) （5）變強(qiáng)對于一個(gè)電磁鐵，通過的電流越大，磁性越強(qiáng) （6）同名磁極相互排斥

19.（1）左右 （2）左右移動磁鐵 （3）換強(qiáng)磁鐵 快速移動導(dǎo)體

20.（1）吸引 排斥 （2）向里 （3）力 （4）磁場

五、21.（1）略。（2）C、D （3）電阻R箱接入電路的阻值應(yīng)為75Ω （4）要使該裝置報(bào)警，汽車的最小質(zhì)量為6×10kg。

22.（1）銜鐵被吸下時(shí)，加熱電路的總電阻R=22Ω。

（2）保溫狀態(tài)下，R、R串聯(lián)，有Ut/R+R，又散失的熱量Q=Q/80%，將數(shù)據(jù)代入以上兩式可得Q=1.65x10J。

（3）為使控制電路正常工作，當(dāng)R達(dá)到最小值R=200Ω時(shí)，控制電路中的電流不超過最大值，此時(shí)R取最小值，由I=U/R+R代人數(shù)據(jù)可得R最小值為200Ω，銜鐵剛好被吸下時(shí)，I=10mA，R=U/I=6V/10mA=600Ω，此時(shí)R=400Ω，由原文圖17可知水溫為60℃。