高中物理选修31——磁场知识点总结

高中物理选修3-1——磁场知识点总结高中物理选修3-1——磁场知识点总结

一、磁场及其磁感线

1、磁场

（1）磁场是存在于磁极或电流周围空间里的一种特殊的物质，磁场和电场一样，都是“场形态物质”。

（2）磁场的方向：物理学规定，在磁场中的任一点，小磁针北极受力的方向，亦即小磁针静止时北极所指的

方向，就是那一点磁场的方向。

（3）磁场的基本性质：磁场对处在它里面的磁极或电流有磁场力的作用。磁极和磁极之间、磁场和电流之间、电流和电流之间的相互作用都是通过磁场来传递的。

2、磁感线

（1）磁感线：是形象地描述磁场而引入的有方向的曲线。在曲线上，每一点切线方向都在该点的磁场方向上，曲线的疏密反映磁场的强弱。

（2）磁感线的特点：

a.磁感线是闭合的曲线，磁体的磁感线在磁体外部

由N极到S极，内部由S极到N极。

b.任意两条磁感线不能相交。

3、几种常见磁场的磁感线的分布

（1）条形磁铁和碲形磁铁的磁感线

条形磁铁和蹄形磁铁是两种最常见的磁体，如图所

示的是这两种磁体在平面内的磁感线形状，其实它们的

磁感线分布在整个空间内，而且磁感线是闭合的，它们

的内部都有磁感线分布。

（2）通电直导线磁场的磁感线

通电直导线磁场的磁感线的形状与分布如图所示，

通电直导线磁场的磁感线是一组组以导线上各点为圆心

的同心圆。

需要指出的是，通电直导线产生的磁场是不均匀的，越靠近导线，磁场越强，磁感线越密。电流的方向与磁

感线方向的关系可以用安培定则来判断，如图所示。用

右手握住直导线，伸直的大拇指与电流方向一致，弯曲

的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。

（3）环形电流磁场的磁感线

环形电流磁场的磁感线是一些围绕环形导线的闭合

曲线，在环形的中心轴上，由对称性可知，磁感线是与

环形导线的平面垂直的一条直线。如图甲所示，环形电

流方向与磁感线方向的关系也可以用右手定则来判断，

如图乙所示，让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是圆环轴线上磁感线的方向；如图丙所示，让右手握住部分环形导线，伸直的大拇指

与电流方向一致，则四指所指的方向就是围绕环形导线

的磁感线的方向。

（4）通电螺线管的磁感线

通电螺线管表现出来的磁性很像一根条形磁铁，一端相当于北极（N），另一端相当于南极（S），形成的磁感线在通电螺线管的外部从北极（N）出来进入南极（S），通电螺线管内部具有磁场，磁感线方向与管轴线平行，方向都是由S极指向N极，并与外部磁感线连接形成一些闭合曲线，其方向也可用安培定则判断，用右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟电流的方向一致，那么大拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向，如图所示。

（5）地磁场的磁感线

地磁场的南北极与地理上的南北极刚好相反，所以磁感线从地理的南极出来进入地理的北极

二、磁感应强度

（1）定义：在匀强磁场中，垂直于磁场方向放置的通电直导线，所受的安培力F跟电流强度I和导线长度L 的乘积之比，叫做通电导线所在处的磁感应强度，即，磁感应强度B只是由磁场本身决定，与所放置的电流I 和导线长度L均无关。

（2）单位：特斯拉，简称特，符号是T，。

（3）磁感应强度是描述磁场的力的性质的物理量。

磁感应强度是矢量，其方向就是该点的磁场方向。

5、匀强磁场

如果磁场的某一区域里，磁感应强度的大小和方向处处相同，这个区域的磁场叫做匀强磁场，距离很近的两个异名磁极之间的磁场，通电螺线管内部的磁场都可以看成是匀强磁场。匀强磁场的磁感线为相互平行，等间距的平行线。

6、安培力的大小和方向

（1）定义：磁场对通电导线的作用力叫安培力。

（2）大小：当通电导线与磁场方向垂直放置时，安培力最大，为F=BIL。当通电导线与磁场方向平行放置时，安培力最小，为零。当通电导线与磁场方向成其他任意角放置时，安培力介于最大值和最小值之间。

（3）方向：安培力的方向可以用左手定则来判断。安培力方向垂直磁场方向，垂直电流方向，即垂直于电流方向和磁场方向决定的平面。

三、磁场对通电导线的作用

1、磁感线是闭合曲线

磁感线与电场线不同，在磁体外部是从N极指向S 有，磁体内部则从S极指向N极，从而形成闭合曲线。

2、安培定则

用安培定则判断通电线圈（或螺线管）的磁感线时，

拇指指向为线圈（或螺线管）内部的磁感线方向，其外部与此方向相反。

3、磁感应强度

（1）磁感应强度是描述磁场的物理量，由磁场自身决定，与是否放入检验电流无关。

（2）磁感应强度是矢量，其方向就是该点磁场方向。当磁场叠加时，磁感应强度矢量合成。

4、安培力

（1）安培力的大小不仅与B、I、L的大小有关，还与电流方向与磁场方向间的夹角有关。

当通电直导线与磁场方向垂直时，通电导线所受安

培力最大，这时安培力F=BIL。

当两者平行最小为零，对于电流方向与磁场方向成

任意角的情况，可以把磁感应强度B分解为垂直电流方

向和平行电流方向两种情况处理。

（2）F=BIL只适用于匀强磁场，对非匀强磁场中，

当L足够短时，可以认为导线所在处的磁场是匀强磁场。

（3）安培力的方向要用左手定则判断，垂直磁感应强度方向，这跟电场力与电场强度方向之间的关系是不

同的。

5、安培分子电流假说

导体中的电流是由大量的自由电子的定向移动而形

成的，而电流的周国又有磁场，所以电流的磁场应该是

由于电荷的运动产生的。安培提出在磁铁中分子、原于

存在着一种环形电流——分子电流，分子电流使每个物

质微粒都成为微小的磁体．磁铁的分子电流的取向大致

相同时，对外显磁性；磁铁的分子电流取向杂乱无章时，对外不显磁性。根据物质的微观结构理论，微粒原子由

原子核和核外电子组成，原子核带正电，核外电子带负电，电子在库仑力的作用下，绕核高速旋转，形成分子

电流。假说的意义在于其揭示了电与磁之间的联系。

6、安培力的应用——磁电式仪表

（1）根据通电导线在磁场中会受到安培力的作用这一原理制成的仪表，称为磁电式仪表。

（2）磁电式仪表的结构

（3）磁电式仪表原理

由于磁场对电流的作用力方向与电流方向有关，因此，如果改变通过电流表的电流方向，磁场对电流的作

用力方向也会随着改变，指针和线圈的偏转方向也就随

着改变，据此便可判断出被测电流的方向。

磁场对电流的作用力跟电流成正比，线圈中的电流

越大，受到的作用力也越大，指针和线圈的偏转角度也

越大．因此，指针偏转角度的大小反映了被测电流的大小．只要通过实验把两者一一对应的关系记录下来，并