【精品讲义】初中物理竞赛及自主招生大揭秘专题突破 第9章 第1节 电流的磁场（含答案）10页

第九讲 简单的磁现象
第一节 电流的磁场
一、磁体与磁感线
我们把物体能够吸引铁、钴、镍的性质叫做磁性。具有磁性的物体叫做磁体。磁体都有两个磁
极，即南极( 极)和北极( 极)。磁极之间存在着相互作用力，同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸
引。
磁极之间的相互作用力是通过磁场传递的。磁场是存在于磁体周围的一种摸不着、看不见的特
殊物质。磁场对放人其中的磁极有力的作用。物理学中规定，某处磁场的方向与放在该处的小磁针
的 极受磁场力的方向相同。
磁体周围的磁场强弱不是均匀的，靠近磁极处，磁场较强。为了形象地描述磁场的分布，人们
在磁体周围画出一系列曲线，并使曲线上任意一点的切线方向与该点的磁场方向一致，这样画出来
的一系列曲线叫做磁感线。磁感线是人们为了形象地描述磁场强弱和方向而人为画出的曲线，不是
在磁场中客观存在的。磁感线是一种假想的物理模型。关于磁感线，我们必须明确以下几点：
(1)磁感线上每一点的切线方向表示该点的磁场方向，即小磁针静止时北极所指的方向。
(2)磁感线是闭合的曲线，在磁铁的外部，磁感线的方向为从 极到 极，在磁铁的内部，磁感
线的方向为从 极回到 极。
(3)磁感线越密，磁场越强；磁感线越疏，磁场越弱。
(4)任何两根磁感线不相交。
图 9.1 给出了几种常见的磁场分布。两个靠得很近的异名磁极之间的磁场是匀强磁场，匀强磁
场是指强弱和方向处处相同的磁场，磁感线是等距的平行直线。
地球也是一个巨大的磁体，地球的磁场与条形磁铁的磁场类似，地球磁场的南极和北极与地理
南极和北极不同，地理的南极是地磁的北极，地理的北极是地磁的南极。所以，地球外部的磁感线
方向是从地理的南极指向地理的北极，这也是小磁针在静止时 极指北， 极指南的原因。图 9.2
为地球磁场的分布。
S N
N
N S
S N
N S

从图 9.2 可以看出，地面附近的磁场方向，并不平行于地面，在北半球，磁场方向斜向下，在
南半球，磁场方向斜向上。
例 1 科考队进入某一磁矿区域后，发现指南针原来指向正北的 极逆时针转过 30°(如图 9.3
所示的虚线)，设该处的地磁场磁感应强度水平分量为 ，则磁矿所产生的磁感应强度水平分量的最
小值为( )。
A． B． C． D．

分析与解 磁矿产生的磁场 与地磁场 合成一个合磁场 ，小磁针的 极最终将指向 的
方向，图 9.3 中虚线方向即为 方向。 ， ， 围成一个矢量三角形。如图 9.4 所示，当 与
垂直时， 最小，显然 的最小值为 ，选项 C 正确。
二、电流周围的磁场
丹麦物理学家奥斯特一直相信电和磁之间有某种联系。1820 年，在一次讲座中，奥斯特惊喜地
发现，将导线通电的瞬间，导线下方的小磁针突然跳动了一下。奥斯特激动之余，对这个现象进行
了长达三个月的研究，终于发现:通电导线周围存在着磁场，这就是电流的磁效应。通电导线周围的
磁场同样可以使小磁针受力而转动。
奥斯特发现电流的磁效应之后，法国物理学家安培又进一步做了大量的实验，研究
了磁场方向与电流方向之间的关系，并总结出右手螺旋定则，又叫安培定则。
1．通电直导线的磁场分布
如图 9.5 所示，通电直导线周围的磁场可以用右手螺旋定则判定：用右手握住通电
N
B
B 2B
2
B 3
2
B
1B B B合 N B合
B合 1B B B合 1B B合
1B 1B
1
2
B

直导线，使大拇指指向直导线中的电流方向，则弯曲的四指所指的方向就是直导线周围磁场的方向。
通电直导线周围的磁感线是一簇簇与导线垂直的同心圆，圆心在导线上，且距离导线越远，磁
场越弱。图 9.6 给出了通电直导线周围的磁场分布情况。在图 9.6(b)中，“ ”和“×”分别表示与
纸面相交处的磁场方向是垂直于纸面向外和垂直于纸面向里的；图 9.6(c)中，“ ”表示垂直于纸面
向里的电流(反之，“ ”表示垂直于纸面向外的电流)。
2．通电螺线管的磁场分布
如图 9.7 所示，通电螺线管的磁场也可以用右手螺旋定则来确定：
用右手握住通电螺线管，使四指弯曲的方向与螺线管中电流的环绕方
向一致，则大拇指所指的方向即螺线管内部的磁感线方向。这里，大
拇指所指的一端实际是螺线...