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鲁科版 (2019)必修 第三册第1节 磁场及其描述导学案
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第1节 磁场及其描述
学习目标：1.[物理观念]知道磁场的概念、磁感应强度的定义式及意义，知道磁感线的概念及安培定则，并能解释相关的自然现象。2.[科学思维]理解磁感应强B的定义式并能进行简单计算，能用磁感线描述磁感应强度的大小和方向，会用安培定则判定常见的磁场分布。3.[科学探究]学会实验探究磁场对通电直导线的作用和通电直导线周围的磁场，学会与他人交流合作，能独立完成实验报告，提高科学实验探究能力。4.[科学态度与责任]体验磁现象在现代生活中的应用，培养学生热爱科学的精神，培养将物理学原理应用于实验生活的能力。
一、磁场 磁感应强度
1．磁场
(1)定义：磁体或电流周围的空间存在的一种特殊物质。
(2)基本性质：对放入其中的磁体产生力的作用。
(3)磁极间的相互作用：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。
2．磁感应强度
(1)定义：把垂直于磁场方向的一小段通电直导线受到的力F与电流I和直导线的长度l的乘积之比称为磁感应强度，符号用B表示。
(2)单位：在国际单位制中，磁感应强度的单位是特斯拉，简称特，符号是T。1 T＝1 N/(A·m)。
(3)方向：B是矢量，磁场中某点磁感应强度的方向就是该点的磁场方向，即放在该点的小磁针静止时N极所指的方向，也是小磁针N极受力的方向。
(4)物理意义：反映磁场的强弱和方向的物理量。
说明：磁场概念的建立
所有与磁现象有关的相互作用，都是通过磁场发生的，可与电荷间的相互作用相类比，如图所示。
二、磁感线
1．磁感线
在磁场中画出的一些有方向的假想曲线。
2．特点
(1)在磁感线上，任意一点的切线方向都跟该点的磁场方向相同，都代表磁场中该点小磁针N极受力的方向。
(2)磁感线的疏密表示磁场的强弱。磁感线分布越密的地方，磁场越强；磁感线分布越疏的地方，磁场越弱。
(3)磁感线是闭合曲线。在磁体外部，磁感线从N极到S极。在磁体内部，磁感线从S极到N极。
注意：磁感线是假想的曲线实际并不存在，没有磁感线的地方，并不表示就没有磁场。
三、电流的磁场
1．直线电流的磁场
安培定则(又叫右手螺旋定则)：用右手握住通电直导线，让伸直的拇指所指的方向与电流的方向一致，则四指弯曲的方向就是电流周围磁感线的环绕方向(如图所示)。
2．环形电流的磁场
安培定则：右手弯曲的四指的方向与环形电流的方向一致，则伸直的拇指所指的方向是环形电流中心轴线处的磁感线方向(如图所示)。
3．通电螺线管的磁场
安培定则：用右手握住螺线管，让弯曲四指所指的方向与电流方向一致，伸直拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向，也就是说拇指指向通电螺线管的N极(如图所示)。
说明：通电螺线管实为多个环形电流的集合体
四、磁的应用及意义
1．指南针与航海业的发展
(1)古人将天然磁石磨制成指示方向的器具称为“司南”。
(2)北宋时期人们将磁化钢针支撑在一个刻有方位的盘中用来指示方向，从而发明了指南针。
2．磁与现代技术
(1)应用：磁技术在交通工具中的典型应用是制成了磁浮列车。
(2)形式：磁浮列车有常导电磁铁吸引式和超导电磁铁相斥式两种。
1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)磁场看不见，摸不着，实际不存在。(×)
(2)磁感线是假想的曲线，没有实际意义。(×)
(3)没有磁感线的地方，就没有磁场。(×)
(4)安培定则中，弯曲四指所指方向均为磁场的方向。(×)
2．关于磁场，下列说法正确的是( )
A．只有磁铁周围才有磁场
B．电荷的周围除有电场之外还有磁场
C．电流产生磁场说明电和磁是相互联系的
D．磁铁周围的磁场与电流周围的磁场是形式完全不同的磁场
C [磁体和电流周围都存在磁场，而且是同种性质的磁场，静止电荷周围没有磁场，A、B、D错误；电流产生磁场揭示了电与磁之间的相互联系，C正确。]
3．(多选)关于磁感线的性质和概念，下列说法正确的是( )
A．磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向
B．铁屑在磁场中的分布曲线就是磁感线
C．磁感线总是从磁体的N极指向S极
D．磁场中任意两条磁感线均不相交
AD [磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向相同，A正确；利用碎铁屑在磁场中被磁化的性质，可显示磁感线的形状，但它排成的曲线不是磁感线，磁感线是人为假想的曲线，B错误；磁感线在磁体外部由N极指向S极，但在内部却是由S极指向N极，磁感线是闭合曲线，C错误；假设两条磁感线可以相交，过交点作曲线的切线，将有两个不同的方向，而同一点的磁场方向只能有一个，故任意两条磁感线均不相交，D正确。]
图一中异名磁极相互吸引，同名磁极相互排斥，图二中一段直导线悬挂在蹄形磁铁的两极间，通以电流，导线就会移动；图三中两条通过同向电流的导线相互吸引，通过反向电流的导线相互排斥，这些相互作用是怎样实现的？
图一 图二 图三
提示：磁体的周围和电流的周围都存在着磁场，磁体和磁体之间、磁体和电流之间、电流和电流之间的相互作用都是通过磁场发生的。
1．磁感应强度的定义式：B＝eq \f(F,Il)
(1)公式成立条件：通电导线必须垂直于磁场方向放置，不垂直则公式不成立。
(2)决定磁感应强度的因素：仅由磁场本身决定，与导线是否受磁场力以及磁场力的大小无关。
(3)磁感应强度的定义式也适用于非匀强磁场，这时l应很短，Il称为“电流元”，相当于静电场中的“试探电荷”。
2．方向：磁感应强度B是一个矢量，某点磁感应强度的方向不是放在该处的通电导线的受力方向。它的方向可以有以下几种表述方式：
(1)小磁针静止时N极所指的方向，或小磁针静止时S极所指的反方向。
(2)小磁针N极受力的方向(不论小磁针是否静止)，或S极受力的反方向。
(3)磁感应强度的方向就是该点的磁场方向。
3．大小：磁场在某位置的磁感应强度的大小与方向是客观存在的，与通过导线的电流大小、导线的长短无关。即使不放入载流导线，磁感应强度也照样存在，故不能说“B与F成正比”或“B与Il成反比”。
【例1】 关于磁感应强度，下列说法正确的是( )
A．由B＝eq \f(F,Il)可知，B与F成正比，与Il成反比
B．通电导线放在磁场中某点，该点就有磁感应强度，如果将通电导线拿走，该点的磁感应强度就变为零
C．通电导线所受磁场力不为零的地方一定存在磁场，通电导线不受磁场力的地方一定不存在磁场(即B＝0)
D．磁场中某一点的磁感应强度由磁场本身决定
[思路点拨] 磁感应强度的大小由磁场本身决定，与F、I、l无关。
D [磁感应强度B＝eq \f(F,Il)是定义式，而不是决定式；磁感应强度B是由磁场本身的性质决定的，与放不放通电导线无关。故选D。]
磁感应强度B＝ eq \f(F,Il)是反映磁场的力的性质的物理量，是采用比值的方法来定义的，该公式是定义式而不是决定式；磁场中各处的B值是确定的，与放入该点的检验电流的大小、方向等无关。实验表明：磁场力方向是与磁场方向垂直的，在这一点上磁场与电场是不一样的。
eq \([跟进训练])
1．有一小段通电直导线，长为1 cm，通过的电流为5 A，把它置于磁场中某点，受到的磁场力为0.1 N，则该点的磁感应强度 ( )
A．B＝2 T B．B≤2 T
C．B≥2 TD．以上情况都有可能
C [磁感应强度的定义式中的电流是垂直于磁场方向的。如果通电导线是垂直于磁场方向放置的，此时所受磁场力最大，F＝0.1 N，则该点的磁感应强度为B＝eq \f(F,Il)＝eq \f(0.1,5×0.01) T＝2 T。如果通电导线不是垂直于磁场方向放置的，则受到的磁场力小于垂直放置时受到的磁场力，通电直导线不垂直磁场放置时受到的磁场力为0.1 N时，由定义式可知，磁感应强度B将大于2 T，故选项C正确。]
如图是U形磁体的磁感线。
试探究：(1)a点没有磁感线，a点的磁感应强度等于零吗？
(2)磁感线是起始于N极，终止于S极吗？
(1)提示：磁感应强度不等于零，磁体周围存在磁场，磁感线是形象地描述磁场而引入的假想曲线，实际并不存在，磁感线的疏密表示磁场的强弱，密集的地方磁场强，稀疏的地方磁场弱。
(2)提示：不是。磁感线是闭合曲线，没有起点和终点，图中没有画出磁体内部的磁感线。
1．磁感线的特点
(1)为形象描述磁场而引入的假想曲线，实际并不存在。
(2)磁感线的疏密表示磁场的强弱。
(3)磁感线的方向：磁体外部从N极指向S极，磁体内部从S极指向N极。
(4)磁感线闭合而不相交，不相切，也不中断。
2．几种典型磁场的磁感线分布
【例2】 如图中绘出了磁铁的磁感线及其旁边小磁针静止时所指的方向(小磁针黑色端表示N极)，其中正确的是( )
A B C D
思路点拨：(1)磁感线的切线方向为磁感应强度方向。
(2)小磁针静止时N极指向为磁感应强度方向。
A [小磁针静止时N极所指的方向与磁场方向相同，故选项A正确；磁体外部磁场方向应从N极指向S极，故选项B、C、D错误。]
磁感线与电场线的比较
eq \([跟进训练])
2.如图所示表示蹄形磁铁周围的磁感线，磁场中有a、b两点，下列说法正确的是( )
A．a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba＞Bb
B．a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba＜Bb
C．蹄形磁铁的磁感线起始于蹄形磁铁的N极，终止于蹄形磁铁的S极
D．a处没有磁感线，所以磁感应强度为零
B [磁感线的疏密表示磁场的强弱，由此可判A错误，B正确；磁感线是闭合的曲线，在磁铁外部是从N极到S极，内部是从S极到N极，故C错误；磁感线是为研究问题方便而假想的曲线，实际并不存在，故D错误。]
根据安培假说的物理思想：磁场来源于运动电荷。如果用这种思想解释地球磁场的形成，根据地球上空并无相对地球定向移动的电荷的事实，认为地磁场是由于地球的自转所形成。那么由此推断，地球总体应该是带正电还是带负电？
提示：因在地球的内部地磁场从地球北极指向地球的南极，根据右手螺旋定则可判断出地球表现环形电流的方向应从东到西，而地球是从西向东自转，所以只有地球表面带负电荷才能形成上述电流。综上所述，地球总体应该带负电。
三种常见的电流的磁感线分布特点
【例3】 如图所示，a、b是直线电流的磁场，c、d是环形电流的磁场，e、f是通电螺线管的磁场，试在各图中补画出电流方向或磁感线方向。
思路点拨：(1)“×”表B垂直纸面向里“·”表示B垂直纸面向外。
(2)正确使用安培定则。
[解析] 根据安培定则，可以确定a中电流方向垂直纸面向里，b中电流方向从下向上，c中电流方向沿逆时针，d中磁感线方向向下，e中螺线管内部磁感线方向向左，f中磁感线方向向右。
[答案] 如图所示
电流磁场的三点说明
(1)应用安培定则判定电流周围磁场的方向时，直线电流判定的是导线之外磁场的方向，环形电流和通电螺线管判定的是线圈轴线上磁场的方向。
(2)当小磁针处于磁体产生的磁场中，或环形电流、通电螺线管外部时，可根据同名磁极相斥，异名磁极相吸来判断小磁针的受力方向。
(3)当小磁针处于直线电流的磁场中或处于环形电流、通电螺线管内部时，应该根据小磁针N极所指方向与通过该点的磁感线的切线方向相同，来判断小磁针的受力方向。
eq \([跟进训练])
3．如图所示，分别给出了导线中的电流方向或磁场中某处小磁针静止时N极的指向或磁感线方向。请画出对应的磁感线(标上方向)或电流方向。
[解析] 如果已知电流的方向，可用右手螺旋定则判断磁感线的方向。如果已知小磁针静止时N极指向，那么小磁针N极所指方向就是磁感线方向。
[答案] 用安培定则来判断，分别如下列各图所示。
1．物理观念：磁场、磁感应强度、磁感线、安培定则。
2．科学思维：用磁感线、安培定则来描述磁感应强度的大小与方向。
3．科学方法：观察法、实验法、假设法等。
1．如图所示的“司南”是人们公认的最早的磁性定向工具，司南能指南北的原因是( )
A．地球周围有电场 B．地球周围有磁场
C．月球周围有磁场D．太阳周围有磁场
B [地球周围存在磁场，磁场方向外部由地理南极指向地理北极，所以司南能指南北，B正确。]
2．关于磁场，下列说法正确的是( )
A．磁场的基本性质是对处于其中的磁极或电流有力的作用
B．磁场是看不见摸不着、实际不存在而由人们假想出来的一种物质
C．磁场只有在磁极与磁极、磁极与电流发生作用时才存在
D．磁场的存在与否取决于人的思想，想其有则有，想其无则无
A [磁场的基本性质是对放入其中的磁极或电流产生力的作用，磁场是一种看不见摸不着，但客观存在的特殊物质，它始终存在于磁体或电流的周围，选项A正确。]
3．(多选)下列有关磁感应强度的说法中，正确的是( )
A．磁感应强度是用来表示磁场强弱及方向的物理量
B．磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向
C．小磁针N极受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向
D．小磁针N极的指向就是该处磁感应强度的方向
ABC [磁感应强度是用来描述磁场强弱及方向的物理量，A正确；磁场中某点磁感应强度的方向表示该点的磁场的方向，磁场方向也就是小磁针N极受力的方向，故B、C正确；小磁针静止时N极的指向为该处的磁场方向，D错误。]
4．如图所示，当开关S闭合后，小磁针处在通电电流的磁场中的位置正确的是( )
A B C D
D [依据安培定则，判断出电流的磁场方向；再根据小磁针静止时N极的指向为磁场的方向，判知D正确。]
5．情境：云层之间闪电的模拟图如图所示，图中B、A是位于南、北方向带有电荷的两块阴雨云，在放电的过程中，两云的尖端之间形成了一个放电通道，发现位于通道正上方的小磁针N极转向纸里，S极转向纸外。
问题：试分析B、A的带电情况？
[解析] 云层间放电必须发生在异号电荷之间，在云层间放电时，形成的强电场和高温将空气电离成正离子和负离子，并在强电场的作用下做定向移动，形成电流，相当于通电直导线形成的磁场。由题意知，从南往北看，磁场是逆时针的，根据安培定则可以判断电流是从A流向B的，故可知A带正电，B带负电。
[答案] 见解析对磁感应强度的理解
对磁感线的理解
磁体
条形磁铁
蹄形磁铁
同名磁极间
异名磁极间
分布图
特点
(1)关于条形磁铁对称
(2)磁铁内部近似匀强磁场
(3)中垂线上各点磁感线方向与磁铁平行
(1)关于磁铁中轴线对称，方向相反
(2)中轴线上各点磁感线方向均垂直于中轴线
(1)关于两磁极的连线及连线的中垂线均对称
(2)两磁极连线上磁感线的方向沿连线，中点最弱
(3)两磁极连线的中垂线上磁场方向沿中垂线
(1)关于两磁极的连线及连线的中垂线对称
(2)中垂线上各点磁感线方向相同
(3)在连线上中点的磁场最弱
两种线
磁感线
电场线
不同点
闭合曲线
不闭合，起始于正电荷或无限远，终止于无限远或负电荷
相
似
点
引入目的
为形象描述场而引入的假想曲线，实际并不存在
疏密
表示场的强弱
切线方向
表示场的方向
是否相交
不相交
安培定则的理解与应用
安培定则
立体图
横截面图
纵截面图
直线
电流
以导线上任意点为圆心的多组同心圆，越向外越稀疏，磁场越弱
环形电流
内部磁场比环外强，磁感线越向外越稀疏
通电螺线管
内部为匀强磁场且比外部强，方向由S极指向N极，外部类似条形磁铁，由N极指向S极
第1节 磁场及其描述
学习目标：1.[物理观念]知道磁场的概念、磁感应强度的定义式及意义，知道磁感线的概念及安培定则，并能解释相关的自然现象。2.[科学思维]理解磁感应强B的定义式并能进行简单计算，能用磁感线描述磁感应强度的大小和方向，会用安培定则判定常见的磁场分布。3.[科学探究]学会实验探究磁场对通电直导线的作用和通电直导线周围的磁场，学会与他人交流合作，能独立完成实验报告，提高科学实验探究能力。4.[科学态度与责任]体验磁现象在现代生活中的应用，培养学生热爱科学的精神，培养将物理学原理应用于实验生活的能力。
一、磁场 磁感应强度
1．磁场
(1)定义：磁体或电流周围的空间存在的一种特殊物质。
(2)基本性质：对放入其中的磁体产生力的作用。
(3)磁极间的相互作用：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。
2．磁感应强度
(1)定义：把垂直于磁场方向的一小段通电直导线受到的力F与电流I和直导线的长度l的乘积之比称为磁感应强度，符号用B表示。
(2)单位：在国际单位制中，磁感应强度的单位是特斯拉，简称特，符号是T。1 T＝1 N/(A·m)。
(3)方向：B是矢量，磁场中某点磁感应强度的方向就是该点的磁场方向，即放在该点的小磁针静止时N极所指的方向，也是小磁针N极受力的方向。
(4)物理意义：反映磁场的强弱和方向的物理量。
说明：磁场概念的建立
所有与磁现象有关的相互作用，都是通过磁场发生的，可与电荷间的相互作用相类比，如图所示。
二、磁感线
1．磁感线
在磁场中画出的一些有方向的假想曲线。
2．特点
(1)在磁感线上，任意一点的切线方向都跟该点的磁场方向相同，都代表磁场中该点小磁针N极受力的方向。
(2)磁感线的疏密表示磁场的强弱。磁感线分布越密的地方，磁场越强；磁感线分布越疏的地方，磁场越弱。
(3)磁感线是闭合曲线。在磁体外部，磁感线从N极到S极。在磁体内部，磁感线从S极到N极。
注意：磁感线是假想的曲线实际并不存在，没有磁感线的地方，并不表示就没有磁场。
三、电流的磁场
1．直线电流的磁场
安培定则(又叫右手螺旋定则)：用右手握住通电直导线，让伸直的拇指所指的方向与电流的方向一致，则四指弯曲的方向就是电流周围磁感线的环绕方向(如图所示)。
2．环形电流的磁场
安培定则：右手弯曲的四指的方向与环形电流的方向一致，则伸直的拇指所指的方向是环形电流中心轴线处的磁感线方向(如图所示)。
3．通电螺线管的磁场
安培定则：用右手握住螺线管，让弯曲四指所指的方向与电流方向一致，伸直拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向，也就是说拇指指向通电螺线管的N极(如图所示)。
说明：通电螺线管实为多个环形电流的集合体
四、磁的应用及意义
1．指南针与航海业的发展
(1)古人将天然磁石磨制成指示方向的器具称为“司南”。
(2)北宋时期人们将磁化钢针支撑在一个刻有方位的盘中用来指示方向，从而发明了指南针。
2．磁与现代技术
(1)应用：磁技术在交通工具中的典型应用是制成了磁浮列车。
(2)形式：磁浮列车有常导电磁铁吸引式和超导电磁铁相斥式两种。
1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)磁场看不见，摸不着，实际不存在。(×)
(2)磁感线是假想的曲线，没有实际意义。(×)
(3)没有磁感线的地方，就没有磁场。(×)
(4)安培定则中，弯曲四指所指方向均为磁场的方向。(×)
2．关于磁场，下列说法正确的是( )
A．只有磁铁周围才有磁场
B．电荷的周围除有电场之外还有磁场
C．电流产生磁场说明电和磁是相互联系的
D．磁铁周围的磁场与电流周围的磁场是形式完全不同的磁场
C [磁体和电流周围都存在磁场，而且是同种性质的磁场，静止电荷周围没有磁场，A、B、D错误；电流产生磁场揭示了电与磁之间的相互联系，C正确。]
3．(多选)关于磁感线的性质和概念，下列说法正确的是( )
A．磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向
B．铁屑在磁场中的分布曲线就是磁感线
C．磁感线总是从磁体的N极指向S极
D．磁场中任意两条磁感线均不相交
AD [磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向相同，A正确；利用碎铁屑在磁场中被磁化的性质，可显示磁感线的形状，但它排成的曲线不是磁感线，磁感线是人为假想的曲线，B错误；磁感线在磁体外部由N极指向S极，但在内部却是由S极指向N极，磁感线是闭合曲线，C错误；假设两条磁感线可以相交，过交点作曲线的切线，将有两个不同的方向，而同一点的磁场方向只能有一个，故任意两条磁感线均不相交，D正确。]
图一中异名磁极相互吸引，同名磁极相互排斥，图二中一段直导线悬挂在蹄形磁铁的两极间，通以电流，导线就会移动；图三中两条通过同向电流的导线相互吸引，通过反向电流的导线相互排斥，这些相互作用是怎样实现的？
图一 图二 图三
提示：磁体的周围和电流的周围都存在着磁场，磁体和磁体之间、磁体和电流之间、电流和电流之间的相互作用都是通过磁场发生的。
1．磁感应强度的定义式：B＝eq \f(F,Il)
(1)公式成立条件：通电导线必须垂直于磁场方向放置，不垂直则公式不成立。
(2)决定磁感应强度的因素：仅由磁场本身决定，与导线是否受磁场力以及磁场力的大小无关。
(3)磁感应强度的定义式也适用于非匀强磁场，这时l应很短，Il称为“电流元”，相当于静电场中的“试探电荷”。
2．方向：磁感应强度B是一个矢量，某点磁感应强度的方向不是放在该处的通电导线的受力方向。它的方向可以有以下几种表述方式：
(1)小磁针静止时N极所指的方向，或小磁针静止时S极所指的反方向。
(2)小磁针N极受力的方向(不论小磁针是否静止)，或S极受力的反方向。
(3)磁感应强度的方向就是该点的磁场方向。
3．大小：磁场在某位置的磁感应强度的大小与方向是客观存在的，与通过导线的电流大小、导线的长短无关。即使不放入载流导线，磁感应强度也照样存在，故不能说“B与F成正比”或“B与Il成反比”。
【例1】 关于磁感应强度，下列说法正确的是( )
A．由B＝eq \f(F,Il)可知，B与F成正比，与Il成反比
B．通电导线放在磁场中某点，该点就有磁感应强度，如果将通电导线拿走，该点的磁感应强度就变为零
C．通电导线所受磁场力不为零的地方一定存在磁场，通电导线不受磁场力的地方一定不存在磁场(即B＝0)
D．磁场中某一点的磁感应强度由磁场本身决定
[思路点拨] 磁感应强度的大小由磁场本身决定，与F、I、l无关。
D [磁感应强度B＝eq \f(F,Il)是定义式，而不是决定式；磁感应强度B是由磁场本身的性质决定的，与放不放通电导线无关。故选D。]
磁感应强度B＝ eq \f(F,Il)是反映磁场的力的性质的物理量，是采用比值的方法来定义的，该公式是定义式而不是决定式；磁场中各处的B值是确定的，与放入该点的检验电流的大小、方向等无关。实验表明：磁场力方向是与磁场方向垂直的，在这一点上磁场与电场是不一样的。
eq \([跟进训练])
1．有一小段通电直导线，长为1 cm，通过的电流为5 A，把它置于磁场中某点，受到的磁场力为0.1 N，则该点的磁感应强度 ( )
A．B＝2 T B．B≤2 T
C．B≥2 TD．以上情况都有可能
C [磁感应强度的定义式中的电流是垂直于磁场方向的。如果通电导线是垂直于磁场方向放置的，此时所受磁场力最大，F＝0.1 N，则该点的磁感应强度为B＝eq \f(F,Il)＝eq \f(0.1,5×0.01) T＝2 T。如果通电导线不是垂直于磁场方向放置的，则受到的磁场力小于垂直放置时受到的磁场力，通电直导线不垂直磁场放置时受到的磁场力为0.1 N时，由定义式可知，磁感应强度B将大于2 T，故选项C正确。]
如图是U形磁体的磁感线。
试探究：(1)a点没有磁感线，a点的磁感应强度等于零吗？
(2)磁感线是起始于N极，终止于S极吗？
(1)提示：磁感应强度不等于零，磁体周围存在磁场，磁感线是形象地描述磁场而引入的假想曲线，实际并不存在，磁感线的疏密表示磁场的强弱，密集的地方磁场强，稀疏的地方磁场弱。
(2)提示：不是。磁感线是闭合曲线，没有起点和终点，图中没有画出磁体内部的磁感线。
1．磁感线的特点
(1)为形象描述磁场而引入的假想曲线，实际并不存在。
(2)磁感线的疏密表示磁场的强弱。
(3)磁感线的方向：磁体外部从N极指向S极，磁体内部从S极指向N极。
(4)磁感线闭合而不相交，不相切，也不中断。
2．几种典型磁场的磁感线分布
【例2】 如图中绘出了磁铁的磁感线及其旁边小磁针静止时所指的方向(小磁针黑色端表示N极)，其中正确的是( )
A B C D
思路点拨：(1)磁感线的切线方向为磁感应强度方向。
(2)小磁针静止时N极指向为磁感应强度方向。
A [小磁针静止时N极所指的方向与磁场方向相同，故选项A正确；磁体外部磁场方向应从N极指向S极，故选项B、C、D错误。]
磁感线与电场线的比较
eq \([跟进训练])
2.如图所示表示蹄形磁铁周围的磁感线，磁场中有a、b两点，下列说法正确的是( )
A．a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba＞Bb
B．a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba＜Bb
C．蹄形磁铁的磁感线起始于蹄形磁铁的N极，终止于蹄形磁铁的S极
D．a处没有磁感线，所以磁感应强度为零
B [磁感线的疏密表示磁场的强弱，由此可判A错误，B正确；磁感线是闭合的曲线，在磁铁外部是从N极到S极，内部是从S极到N极，故C错误；磁感线是为研究问题方便而假想的曲线，实际并不存在，故D错误。]
根据安培假说的物理思想：磁场来源于运动电荷。如果用这种思想解释地球磁场的形成，根据地球上空并无相对地球定向移动的电荷的事实，认为地磁场是由于地球的自转所形成。那么由此推断，地球总体应该是带正电还是带负电？
提示：因在地球的内部地磁场从地球北极指向地球的南极，根据右手螺旋定则可判断出地球表现环形电流的方向应从东到西，而地球是从西向东自转，所以只有地球表面带负电荷才能形成上述电流。综上所述，地球总体应该带负电。
三种常见的电流的磁感线分布特点
【例3】 如图所示，a、b是直线电流的磁场，c、d是环形电流的磁场，e、f是通电螺线管的磁场，试在各图中补画出电流方向或磁感线方向。
思路点拨：(1)“×”表B垂直纸面向里“·”表示B垂直纸面向外。
(2)正确使用安培定则。
[解析] 根据安培定则，可以确定a中电流方向垂直纸面向里，b中电流方向从下向上，c中电流方向沿逆时针，d中磁感线方向向下，e中螺线管内部磁感线方向向左，f中磁感线方向向右。
[答案] 如图所示
电流磁场的三点说明
(1)应用安培定则判定电流周围磁场的方向时，直线电流判定的是导线之外磁场的方向，环形电流和通电螺线管判定的是线圈轴线上磁场的方向。
(2)当小磁针处于磁体产生的磁场中，或环形电流、通电螺线管外部时，可根据同名磁极相斥，异名磁极相吸来判断小磁针的受力方向。
(3)当小磁针处于直线电流的磁场中或处于环形电流、通电螺线管内部时，应该根据小磁针N极所指方向与通过该点的磁感线的切线方向相同，来判断小磁针的受力方向。
eq \([跟进训练])
3．如图所示，分别给出了导线中的电流方向或磁场中某处小磁针静止时N极的指向或磁感线方向。请画出对应的磁感线(标上方向)或电流方向。
[解析] 如果已知电流的方向，可用右手螺旋定则判断磁感线的方向。如果已知小磁针静止时N极指向，那么小磁针N极所指方向就是磁感线方向。
[答案] 用安培定则来判断，分别如下列各图所示。
1．物理观念：磁场、磁感应强度、磁感线、安培定则。
2．科学思维：用磁感线、安培定则来描述磁感应强度的大小与方向。
3．科学方法：观察法、实验法、假设法等。
1．如图所示的“司南”是人们公认的最早的磁性定向工具，司南能指南北的原因是( )
A．地球周围有电场 B．地球周围有磁场
C．月球周围有磁场D．太阳周围有磁场
B [地球周围存在磁场，磁场方向外部由地理南极指向地理北极，所以司南能指南北，B正确。]
2．关于磁场，下列说法正确的是( )
A．磁场的基本性质是对处于其中的磁极或电流有力的作用
B．磁场是看不见摸不着、实际不存在而由人们假想出来的一种物质
C．磁场只有在磁极与磁极、磁极与电流发生作用时才存在
D．磁场的存在与否取决于人的思想，想其有则有，想其无则无
A [磁场的基本性质是对放入其中的磁极或电流产生力的作用，磁场是一种看不见摸不着，但客观存在的特殊物质，它始终存在于磁体或电流的周围，选项A正确。]
3．(多选)下列有关磁感应强度的说法中，正确的是( )
A．磁感应强度是用来表示磁场强弱及方向的物理量
B．磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向
C．小磁针N极受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向
D．小磁针N极的指向就是该处磁感应强度的方向
ABC [磁感应强度是用来描述磁场强弱及方向的物理量，A正确；磁场中某点磁感应强度的方向表示该点的磁场的方向，磁场方向也就是小磁针N极受力的方向，故B、C正确；小磁针静止时N极的指向为该处的磁场方向，D错误。]
4．如图所示，当开关S闭合后，小磁针处在通电电流的磁场中的位置正确的是( )
A B C D
D [依据安培定则，判断出电流的磁场方向；再根据小磁针静止时N极的指向为磁场的方向，判知D正确。]
5．情境：云层之间闪电的模拟图如图所示，图中B、A是位于南、北方向带有电荷的两块阴雨云，在放电的过程中，两云的尖端之间形成了一个放电通道，发现位于通道正上方的小磁针N极转向纸里，S极转向纸外。
问题：试分析B、A的带电情况？
[解析] 云层间放电必须发生在异号电荷之间，在云层间放电时，形成的强电场和高温将空气电离成正离子和负离子，并在强电场的作用下做定向移动，形成电流，相当于通电直导线形成的磁场。由题意知，从南往北看，磁场是逆时针的，根据安培定则可以判断电流是从A流向B的，故可知A带正电，B带负电。
[答案] 见解析对磁感应强度的理解
对磁感线的理解
磁体
条形磁铁
蹄形磁铁
同名磁极间
异名磁极间
分布图
特点
(1)关于条形磁铁对称
(2)磁铁内部近似匀强磁场
(3)中垂线上各点磁感线方向与磁铁平行
(1)关于磁铁中轴线对称，方向相反
(2)中轴线上各点磁感线方向均垂直于中轴线
(1)关于两磁极的连线及连线的中垂线均对称
(2)两磁极连线上磁感线的方向沿连线，中点最弱
(3)两磁极连线的中垂线上磁场方向沿中垂线
(1)关于两磁极的连线及连线的中垂线对称
(2)中垂线上各点磁感线方向相同
(3)在连线上中点的磁场最弱
两种线
磁感线
电场线
不同点
闭合曲线
不闭合，起始于正电荷或无限远，终止于无限远或负电荷
相
似
点
引入目的
为形象描述场而引入的假想曲线，实际并不存在
疏密
表示场的强弱
切线方向
表示场的方向
是否相交
不相交
安培定则的理解与应用
安培定则
立体图
横截面图
纵截面图
直线
电流
以导线上任意点为圆心的多组同心圆，越向外越稀疏，磁场越弱
环形电流
内部磁场比环外强，磁感线越向外越稀疏
通电螺线管
内部为匀强磁场且比外部强，方向由S极指向N极，外部类似条形磁铁，由N极指向S极
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