《磁場公式和磁場》知識點總結

一、磁場的定義

磁體是通過磁場對鐵一類物質發生作用的，磁場和電場一樣，是物質存在的另一種形式，是客觀存在。

小磁針的指南指北表明地球是一個大磁體。磁體周圍空間存在磁場;電流周圍空間也存在磁場。電流周圍空間存在磁場，電流是大量運動電荷形成的，所以運動電荷周圍空間也有磁場。靜止電荷周圍空間沒有 磁場。磁場存在於磁體、電流、運動電荷周圍的空間。磁場是物質存在的一種形式。磁場對磁體、電流都有磁力作用。與用檢驗電荷檢驗電場存在一樣，可以用小磁針來檢驗磁場的存在。

1.指南針 放在地球周圍的指南針靜止時能夠指南北，就是受到了地磁場作用的結果。

2.地磁場地球本身是一個磁體，附近存在的磁場叫地磁場，地磁的南極在地球北極附近，地磁的北極在地球的南極附近。

3.地磁體周圍的磁場分佈 與條形磁鐵周圍的磁場分佈情況相似。

4.磁偏角 地球的地理兩極與地磁兩極並不重合，磁針並非準確地指南或指北，其間有一個交角，叫地磁偏角，簡稱磁偏角。

説明：

①地球上不同點的磁偏角的數值是不同的。

②地磁軸和地球自轉軸的夾角約為 11°。

③磁偏角隨地球磁極緩慢移動而緩慢變化。

二、磁場的方向

在電場中，電場方向是人們規定的，同理，人們也規定了磁場的方向。 規定：在磁場中的任意一點小磁針北極受力的方向就是那一點的磁場方向。

確定磁場方向的方法是：將一不受外力的小磁針放入磁場中需測定的位置，當小磁針在該位置靜止時，小磁針 N 極的指向即為該點的磁場 方向。 磁體磁場：可以利用同名磁極相斥，異名磁極相吸的方法來判定磁場方向。

電流磁場：利用安培定則(也叫右手螺旋定則)判定磁場方向。

三、磁感線

在磁場中畫出有方向的曲線表示磁感線，在這些曲線上，每一點的切線方向都跟該點的磁場方向相同。

1)磁感線上每一點切線方向跟該點磁場方向相同。

2)磁感線特點

①磁感線的疏密反映磁場的強弱，磁感線越密的地方表示磁場越強，磁感線越疏的地方表示磁場越弱。

②磁感線上每一點的切線方向就是該點的磁場方向。

③磁場中的任何一條磁感線都是閉合曲線，在磁體外部由 N 極到 S 極，在磁體內部由 S 極到 N 極。

説明：

①磁感線是為了形象地描述磁場而在磁場中假想出來的一組有方向的曲線， 並不是客觀存在於磁場中的真實曲線。

②磁感線與電場線類似，在空間不能相交，不能相切，也不能中斷。

四、幾種常見磁場

1 通電直導線周圍的`磁場

1)安培定則：右手握住導線，讓伸直的拇指所指的方向與電流方向一致，彎曲的四指所指的方向就是磁感線環繞的方向，這個規律也叫右手螺旋定則。

2)磁感線分佈説明：

①通電直導線周圍的磁感線是以導線上各點為圓心的同心圓，實際上電流磁場應為空間圖形。

②直線電流的磁場無磁極。

③磁場的強弱與距導線的距離有關，離導線越近磁場越強，離導線越遠磁場越弱。

④圖中的“×”號表示磁場方向垂直進入紙面， 表示磁場方向垂直離開紙面。

2.環形電流的磁場

1)安培定則：讓右手彎曲的四指與環形電流的方向一致，伸直的拇指的方向就是環形導線軸線上磁感線的方向。

2)幾種常用的磁感線不同畫法。

説明：

①環形電流的磁場類似於條形磁鐵的磁場，其兩側分別是 N 極和 S 極。

②由於磁感線均為閉合曲線，所以環內、外磁感線條數相等，故環內磁場強，環外磁場弱。

③環形電流的磁場在微觀上可看成無數根很短的直線電流的磁場的疊加。

3.通電螺線管的磁場

1)安培定則：用右手握住螺線管，讓彎曲時四指的方向跟電流方向一致，大拇指所指的方向就是螺線管中心軸線上的磁感線方向。

2)幾種常用的磁感線不同的畫法。

説明：

①通電螺線管的磁場分佈：外部與條形磁鐵外部的磁場分佈情況相同，兩端分別為 N 極和 S 極。管內(邊緣除外)是勻強磁場，磁場分佈由 S 極指向 N 極。

②環形電流宏觀上其實就是隻有一匝的通電螺線管，通電螺線管則是由許多匝環形電流串聯而成的。因此，通電螺線管的磁場也就是這些環形電流磁場的疊加。

③不管是磁體的磁場還是電流的磁場，其分佈都是在立體空間的，要熟練掌握其立體圖、縱截面圖、橫橫面圖的畫法及轉換。

五.勻強磁場

1)定義：在磁場的某個區域內，如果各點的磁感應強度大小和方向都相同，這個區域內的磁場叫做勻強磁場。

2)磁感線分佈特點：間距相同的平行直線。

3)產生：距離很近的兩個異名磁極之間的磁場除邊緣部分外可以認為是勻強磁場;相隔一定距離的兩個平行放置的線圈通電時，其中間區域的磁場也是勻強磁場。

六、磁感應強度

1、磁感應強度為了表徵磁場的強弱和方向，我們引入一個新的物理量：磁感應強度。描述磁場強弱和方向的物理量，用符號“B” 表示。通過精確的實驗可以知道，當通電直導線在勻強磁場中與磁場方向垂直時，受到磁場對它的力的作用。

對於同一磁場，當電流加倍時，通電導線受到的磁場力也加倍，這説明通電導線受到的磁場力與通過它的電流強度成正比。而當通電導線長度加倍時，它受到的磁場力也加倍，這説明通電導線受到的磁場力與導線長也成正比。

對於磁場中某處 來説，通電導線在該處受的磁場力 F 與通電電流強度 I 與導線長度 L 乘積的比值是一個恆量，它與電流強度和導線長度的大小均無關。在磁場中不同位置，這個比值可能各不相同，因此，這個比值反映了磁場的強弱。

1)磁感應強度的定義 電流元

①定義：物理學中把很短一段通電導線中的電流 I 與導線長度 L 的乘積 IL 叫做電流元。

②理解：孤立的電流元是不存在的，因為要使導線中有電流，就必須把它連到電源上。

2)磁場對通電導線的作用力

①內容：通電導線與磁場方向垂直時，它受力的大小與 I 和 L 的乘積成正比。

②公式：B=F / IL

説明：

①B 為比例係數，與導線的長度和電流的大小都無關。

②不同的磁場中，B 的值是不同的。

③B 應為與電流垂直的值，即式子成立條件為：B 與 I 垂直。 磁感應強度 定義：在磁場中垂直於磁場方向的通電直導線，受到的安培力的作用 F，跟電流 I 和導線長度 L 的乘積 IL 的比值， 叫做通電直導線所在處的磁場的磁感應強度。

公式：B=F / IL。

2)磁感應強度的單位 在國際單位制中，B 的單位是特斯拉(T) ，由 B 的定義式可知：

1 特(T)=

3)磁感應強度的方向 磁感應強度是矢量，不僅有大小，而且有方向，其方向即為該處磁場方向。小磁針靜止時 N 極所指的方向規定為該點的磁感應強度的方向，簡稱為磁場的方向。 B 是矢量，其方向就是磁場方向，即小磁針靜止時 N 極所指的方向。

2、磁通量磁感線和電場線一樣也是一種形象描述磁場強度大小和方向分佈的假想的線，磁感線上各點的切線方向即該點的

磁感應強度方向，磁感線的密疏，反映磁感應強度的大小。為了定量地確定磁感線的條數跟磁感應強度大小的關係，規定：在垂直磁場方向每平方米麪積的磁感線的條數與該處的磁感應強度大小(單位是特)數值相同。這裏應注意的是一般畫磁感線可以按上述規定的任意數來畫圖，這種畫法只能幫助我們瞭解磁感應強度大小;方向的分佈，不能通過每平方米的磁感線數來得出磁感應強度的數值。

1)磁通量的定義 穿過某一面積的磁感線的條數，叫做穿過這個面積的磁通量，用符號φ表示。

物理意義：穿過某一面的磁感線條數。

2)磁通量與磁感應強度的關係 按前面的規定，穿過垂直磁場方向單位面積的磁感線條數，等於磁感應強度 B，所以在勻強磁場中，垂直於磁場方向的面積 S 上的磁通量φ=BS。 若平面 S 不跟磁場方向垂直，則應把 S 平面投影到垂直磁場方向上。 當平面 S 與磁場方向平行時，φ=0。

公式

1)公式：Φ=BS。

2)公式運用的條件： a.勻強磁場;b.磁感線與平面垂直。

3)在勻強磁場 B 中，若磁感線與平面不垂直，公式Φ=BS 中的 S 應為平面在垂直於磁感線方向上的投影面積。 此時 ，式中即為面積 S 在垂直於磁感線方向的投影，我們稱為“有效面積” 。

4)磁通量的單位 在國際單位中，磁通量的單位是韋伯(Wb)，簡稱韋。磁通量是標量，只有大小沒有方向。

5)磁通密度 磁感線越密的地方，穿過垂直單位面積的磁感線條數越多，反之越少，因此穿過單位面積的磁通量??磁通密度，它反映了磁感應強度的大小，在數值上等於磁感應強度的大小，B =Φ/S。

七、磁場對電流的作用

1.安培分子電流假説的內容安培認為，在原子、分子等物質微粒的內部存在着一種環形電流分子電流，分子電流使每個物質微粒都成為微小的磁體，分子的兩側相當於兩個磁極。

2.安培假説對有關磁現象的解釋

1)磁化現象：一根軟鐵棒，在未被磁化時，內部各分子電流的取向雜亂無章，它們的磁場互相抵消，對外不顯磁性;當軟磁棒受到外界磁場的作用時，各分子電流取向變得大致相同時，兩端顯示較強的磁性作用，形成磁極，軟鐵棒就被磁化了。

2)磁體的消磁：磁體的高温或猛烈敲擊，即在激烈的熱運動或機械運動影響下，分子電流取向又變得雜亂無章， 磁體磁性消失。磁現象的電本質 磁鐵的磁場和電流的磁場一樣，都是由運動的電荷產生的。

説明：

①根據物質的微觀結構理論，原子由原子核和核外電子組成，原子核帶正電，核外電子帶負電，核外電子在庫侖引力作用下繞核高速旋轉，形成分子電流。在安培生活的時代，由於人們對物質的微觀結構尚不清楚，所以稱為“假 説” 。但是現在， “假設”已成為真理。

②分子電流假説揭示了電和磁的本質聯繫，指出了磁性的起源：一切磁現象都是由運動的電荷產生的。 安培力通電導線在磁場中受到的力稱為安培力。

3.安培力的方向 左手定則

1)左手定則 伸開左手，使大拇指跟其餘四個手指垂直，並且都跟手掌在同一平面內，把手放入磁場，讓磁感線穿過手心，讓伸開的四指指向電流方向，那麼大拇指所指方向即為安培力方向。

2)安培力 F、磁感應強度 B、電流 I 三者的方向關係：

① 即安培力垂直於電流和磁感線所在的平面，但 B 與 I 不一定垂直。

②判斷通電導線在磁場中所受安培力時，注意一定要用左手，並注意各方向間的關係。

③若已知 B、I 方向，則 方向確定;但若已知 B(或 I)和 方向，則 I(或 B)方向不確定。

4.電流間的作用規律 同向電流相互吸引，異向電流相互排斥。 安培力大小的公式表述

1)當 B 與 I 垂直時，F=BIL。

2)當 B 與 I 成 角時， ， 是 B 與 I 的夾角。 和沿電流方向的 。 ，B 對 I 的作用可用 B

1、推導過程：如圖所示，將 B 分解為垂直電流的 B2 對電流的作用等效替代，

5.幾點説明

1)通電導線與磁場方向垂直時，F=BIL 最大;平行時最小，F=0。

2)B 對放入的通電導線來説是外磁場的磁感應強度。

3)導線 L 所處的磁場應為勻強磁場;在非勻強磁場中，公式 僅適用於很短的通電導線(我們可以把這樣的直線電流稱為直線電流元) 。

4)式中的 L 為導線垂直磁場方向的有效長度。如圖所示，半徑為 r 的半圓形導線與磁場 B 垂直放置，當導線中 通以電流 I 時，導線的等效長度為 2 r，故安培力 F=2BIr。

八、磁電式電流表

電流表的構造磁電式電流表的構造如圖所示。在蹄形磁鐵的兩極間有一個固定的圓柱形鐵芯，鐵芯外面套有一個可以轉動的鋁框，在鋁框上繞有線圈，鋁框的轉軸上裝有兩個螺旋彈簧和一個指針，線圈的兩端分別接在這兩個螺旋彈簧上，被測電流經過這兩個彈簧流入線圈。