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磁力線,即磁感線,在磁場中畫一些曲線,用(虛線或實線表示)使曲線上任何一點的切線方向都跟這一點的磁場方向相同(且磁感線互不交叉),這些曲線叫磁感線。磁感線是閉合曲線。規定小磁針的北極所指的方向為磁感線的方向。磁鐵周圍的磁感線都是從N極出來進入S極,在磁體內部磁感線從S極到N極。

1 磁力線 -概述

用以形象地描繪磁場分佈的一些曲線。早年,M.法拉第曾在玻璃板上灑布鐵粉,並輕輕敲擊使板振動,則鐵粉聯成許多細小線段,從而顯示出永久磁鐵或電流導線周圍的磁場分佈。這是由於鐵粉在磁場中受力並互相吸引而形成的,所以稱為磁力線。因此,磁力線可以定義為磁場中一些假想的線,在其上任一點的切線方向即為該點磁通密度B的方向。在描繪磁力線圖象時,曾常以其疏密程度表現B的大小。

磁力線磁力線

早期對電磁現象的研究,常採用CGS制,從而磁場強度H與磁通密度B有相同的量綱,在空氣或真空中二者的數值亦相等,這樣,磁力線就包括了H線及B線。可是,在MKS制中,HB有不同的量綱。由於在磁場中不同磁介質的分界面上H線是不連續的,而B線是處處連續的(這就是磁通連續性定理)。現在,為了避免混淆,時常稱B的力線為磁感應線,稱H的力線為磁場強度線。

法拉第在力線的啟示下,提出了場是真實的物理存在,場的作用不是突然發生的「超距作用」,而是經過力線逐步傳遞的。這些概念對電磁場理論的發展有著重大推動作用。

現在人們了解到,磁場、電場都是一種特殊形態的物質,並不需要力線的解釋。這些解釋必然受到機械觀念的限制。但是用磁力線(包括電力線)作為場的一種模型,使比較抽象的場得到形象的直觀表示,不僅歷史上起過很好的作用,而且現在仍然為人們所沿用。

2 磁力線 -原理

 假設把小磁針放在磁鐵的磁場中,小磁針受磁場的作用,靜止時它的兩極指向確定的方向。在磁場中的不同點,小磁針靜止時指的方向不一定相同。這個事實說明,磁場是有方向性的,我們約定,在磁場中的任意一點,小磁針N極的受力方向,為那一點的磁場方向。

磁力線磁力線

磁感線的概念是著名物理學家法拉第最先發明並引入的。在電場中可以用電場線形象地描述各點的電場方向,在磁場中也可以用磁感線 形象地描述各點的磁場方向,磁感線是在磁場中畫出而實際不存在的一些有方向的曲線,這些曲線上每一點的切線方向都和這點的磁場方向一致。

磁感線是為了形象地研究磁場而人為假想的曲線,並不是客觀存在於磁場中的真實曲線。

3 磁力線 -判斷方法

 條形磁鐵和蹄形磁鐵的磁感線:相對來講比較簡單,在磁鐵外部,磁感線從N極出來,進入S極;在內部由南極到北極。

直線電流磁場的磁感線:在直線電流磁場的磁感線分佈中,磁感線是以通電直線導線為圓心作無數個同心圓,同心圓環繞著通電導線。實驗表明,如果改變電流的方向,各點磁場的方向都變成相反的方向,也就是說磁感線的方向隨電流的方向而改變。直線電流的方向跟磁感線方向之間的關係可以用安培定則(也叫右手螺旋定則)來判定:用右手握住導線,讓伸直的拇指所指的方向跟電流的方向一致,彎曲的四指所指的方向就是磁感線的環繞方向

環形電流磁場的磁感線:流過環形導線的電流簡稱環形電流,從環形電流磁場的磁感線分佈,可以看出,環形電流的磁感線也是一些閉合曲線,這些閉合曲線也環繞著通電導線。環形電流的磁感線方向也隨電流的方向而改變。研究環形電流的磁場時,我們主要關心圓環軸上各點的磁場方向,這可以用右手定則來判定:讓右手彎曲的四指和環形電流的方向一致,伸直的拇指所指的方向就是圓環的軸線上磁感線的方向。

磁力線磁力線

通電螺線管磁場的磁感線(類似於條形磁鐵):螺線管是由導線一圈挨一圈地繞成的。導線外面塗著絕緣層,因此電流不會由一圈跳到另一圈,只能沿著導線流動,這種導線叫做絕緣導線。通電螺線管可以看成是放在一起的許多通電環形導線,我們自然會想到二者的磁場分佈也一定是相似的。實際上的確如此。要判斷通電螺線管內部磁感線的方向,就必須知道螺線管的電流方向。螺線管的電流方向跟它內部磁感線的方向,也可以用安培定則來判定:用右手握住螺線管,讓彎曲的四指所指的方向跟電流的方向一致,伸直的拇指所指的方向就是螺線管內部磁感線的方向,(即N級)。通電螺線管外部的磁感線和條形磁鐵外部的磁感線相似,並和內部的磁感線連接,形成一條條閉合曲線。

4 磁力線 -特點

 (1) 磁感線的切線方向表示磁場方向,其疏密程度表示磁場的強弱。

(2) 磁感線是閉合曲線,在磁體外部,磁感線由N極出來,繞到S極;在磁體內部,磁感線的方向由S極指向N極。

(3) 任意兩條磁感線不相交。

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