第 13 讲 磁场
知识导图
知识点一、磁现象和磁场
1.磁现象
（1）磁性：能够吸引铁质物体的性质
（2）磁体：具有磁性的物体叫磁体。
（3）磁极：磁体上磁性最强的部分叫磁极。
小磁针静止时指南的磁极叫做南极，又叫 S极；指北的磁极叫做北极，又叫 N极。
（4）磁极间的相互作用|：同名磁极相斥，异名磁极相吸。
（5）变无磁性物体为有磁性物体叫磁化，变有磁性物体为无磁性物体叫退磁．
2.电流的磁效应
类比: 电荷之间的相互作用是通过电场；
磁体之间的相互作用是通过磁场发生的，电场和磁场一样都是一种物质.
（1）电流对小磁针的作用——奥斯特实验
实验装置：如图
实验现象：当给导线通电时，与导线平行放置的小磁针发生转动
注意事项：导线应沿南北方向水平放置
实验结论：通电导线周围存在磁场，即电流可以产生磁场
1
（2）磁铁对通电导线的作用
现象：通电导体偏转
结论：磁体对通电导体有力的作用。
（3）电流与电流间的相互作用
[问题] 电流与电流之间是否有力的作用？
[结论] 同向电流相互吸引。
[结论] 反向电流相互排斥。
3.磁场
（1）磁场：磁体周围空间存在的一种特殊物质
磁场和电场一样都是一种客观物质，是客观存在的，看不见摸不着，但是很多磁现象感知了它的存在.在同
一空间区域，可以有几个磁场共同占有，实物做不到。
（2）磁场的基本性质
磁场对放入其中的磁体或通电导体会产生磁力作用。
（磁体之间、磁体与通电导体之间、通电导体与通电导体之间的相互作用都是通过磁场发生的）
（3）磁场的产生
①永磁体周围存在磁场 ②电流周围存在磁场——电流的磁效应
（4）地磁场
①地球是一个巨大的磁体；
②地球周围空间存在的磁场叫地磁场；
③地磁的北极在地理的南极附近，地磁的南极在地理的北极附近，但两者并不完
全重合，磁针并非准确指向南北，它们间的夹角称为磁偏角；
④磁偏角的数值在地球上不同地方是不同的。
典例分析
【例 1】如果你看过中央电视台体育频道的围棋讲座就会发现，棋子在竖直放置的棋盘上可以移动，但不会
掉下来。原来，棋盘和棋子都是由磁性材料制成的。棋子不会掉落是因为（ ）
A．质量小，重力可以忽略不计
B．受到棋盘对它向上的摩擦力
C．棋盘对它的吸引力与重力平衡
D．它一方面受到棋盘的吸引，另一方面还受到空气的浮力
2
举一反三
【变式训练 1】如图所示，A 为电磁铁，C 为胶木秤盘，A 和 C（包括支架）的总质量为 M；B 为铁片，质量
为 m，整个装置用轻绳悬挂于 O 点，当电磁铁通电时，铁片吸引上升的过程中，轻绳向上的拉力 F 的大小
为（ ）
A．F＝Mg B．F＞(M＋m)g
C．F＝(M＋m)g D．Mg＜F＜(M＋m)g
知识点二、磁感应强度
1.磁感应强度的方向
（1）磁感应强度：描述磁场强弱和方向的物理量，用符号“B”表示
（2）磁感应强度方向
物理学上规定：小磁针静止时 N极所指的方向规定为该点的磁感应强度的方向，简称为磁场的方向
2.磁感应强度的大小
（1）电流元
在物理学中，把很短一段通电导线中的电流 I与导线长度 L的乘积 IL叫做电流元.
（2）探究影响通电导线受力的因素
实验方法：控制变量法
①先保持导线通电部分的长度不变，改变电流的大小。
I F 2I 2F 3I 3F F I
结论：电流越大，通电导线受力越大
②然后保持电流不变，改变导线通电部分的长度。
L F 2L 2F 3L 3F F L
结论：长度越长，通电导线受力越大
由①②可知，F IL
结论：Ⅰ同一磁场中 F∝IL，比值 F/IL为恒量；
Ⅱ不同磁场中，比值 F/IL一般不同;
3
（3）磁场对通电导线的作用力
①内容：通电导线与磁场方向垂直时，它受力的大小与 I和 L的乘积成正比
②公式：F=BIL
【注】①B为比例系数，与导线的长度和电流的大小都无关
②不同的磁场中，B的值是不同的
③B 应为与电流垂直的值，即式子成立的条件为：B 与 I 垂直
（4）磁感应强度的大小
①定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的磁场力 F跟电流 I和导线长度 L的乘积 IL的比值叫
磁感应强度。
②物理意义：磁感应强度是描述磁场力的性质的物理量
F
B
③公式： IL
④单位：在国际单位制中,磁感应强度的单位是特斯拉, 简称特, 国际符号 T，1T=1N/A·m
⑤方向：磁感应强度是矢量，方向与该点磁场的方向一致。
F
【注】①磁感应强度由磁场本身决定，因此不能根据定义式 B＝ 认为 B 与 F 成正比，与 IL 成反比。
IL
②测量磁感应强度时小段通电导线必须垂直磁场放入，如果平行磁场放入，则所受安培力为零，但不能说
该点的磁感应强度为零。
③磁感应强度是矢量，其方向为放入其中的小磁针 N 极的受力方向，也是小磁针静止时 N 极的指向。
（5）磁场的叠加
若空间存在几个磁场，空间的磁场应由这几个磁场叠加而成，某点的磁感应强度为各个磁场单独在该点的
磁感应强度的矢量和，即 B=B1+B2+``````遵循平行四边形定则
磁场叠加的运算方法
空间中的磁场通常会是多个磁场的叠加，磁感应强度是矢量，共线可用代
数法计算，不共线可以通过平行四边形定则进行计算或判断．
①确定场源，如通电导线．
②定位空间中需求解磁场的点，利用安培定则判定各个场源在这一点上产生的磁场的大小和方向．如图中
M、N在 c点产生的磁场．
③应用平行四边形定则进行合成，如图中的合磁场 B.
4
（6）磁感应强度 B与电场强度 E的比较
磁感应强度 B 电场强度 E
物理意义 描述磁场的力的性质的物理量 描述电场的力的性质的物理量
定义式 B
F
＝ ( F通电导线与 B垂直) E＝
IL q
磁感线切线方向，小磁针 N极受力方向(静 电场线切线方向，正电荷受力方向，
方向
止时 N极所指方向)，是矢量 是矢量
大小决定
由磁场决定，与检验电流无关 由电场决定，与检验电荷无关
因素
合磁感应强度等于各磁场的磁感应强度的 合电场强度等于各个电场的电场强
场的叠加
矢量和 度的矢量和
单位 1 T＝1 N/(A·m) 1 V/m＝1 N/C
典例分析
【例 2】关于磁感应强度的单位，下列等式中单位是正确的（ ）
A．1T=1kg A/s2 B．1T=1kg/A s2 C．1T=lA/kg s D．1T=1A s2/kg
举一反三
【变式训练 2】如图所示，两个半径相同、粗细相同互相垂直的圆形导线圈，可以绕通过公共的轴线 xx′自
由转动，分别通以相等的电流，设每个线圈中电流在圆心处产生磁感应强度为 B，当两线圈转动而达到平
衡时，圆心 O处的磁感应强度大小是（ ）
A．B B．1.414B
C．2B D．0
知识点三、几种常见的磁场
1.磁感线
（1）定义：在磁场中画出一系列有方向 的闭合曲线（从 N 极出来到 S 极进去），且使曲线上每一点的切线
方向表示该点的磁场方向。也就是在该点放上小磁针，静止时 N 极的指向或 N 极的受力方向。
（2）特点：
①磁感线是不存在、不相交的闭合曲线。
5
②磁感线某点的切线方向表示该点的磁场方向。
③磁感线的疏密表示磁场的强弱。
④磁感线都是闭合曲线.在磁体外，磁感线都是由 N 极出发，进入 S 极，在磁体内部磁感线由 S 极指向 N 极.
（3）磁感线与电场线的比较
磁感线 电场线
为形象地描述磁场方向和相对强弱而 为形象地描述电场方向和相对强弱而假
意义
假想的线 想的线
相
磁感线上各点的切线方向即为该点的 电场线上各点的切线方向即为该点的电
似 方向
磁场方向，是磁针 N极的受力方向 场方向，是正电荷所受电场力的方向
点
疏密 表示磁场强弱 表示电场强弱
特点 在空间不相交、不中断 除电荷处，在空间不相交、不中断
起始于正电荷(或无穷远处)，终止于无穷
不同点 是闭合曲线
远处(或负电荷)，不是闭合曲线
典例分析
【例 3】关于磁感线的描述，下列说法中正确的是（ ）
A．磁感线可以形象地描述各点磁场的强弱和方向，它每一点的切线方向都和小磁针放在该点静止时北极所
指的方向一致
B．磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的
C．两条磁感线的空隙处一定不存在磁场
D．两个磁场叠加的区域，磁感线就可能相交
【答案】A
2.几种常见磁场的磁感线分布
（1）磁体的磁场
6
（2）电流磁场
①直流电流的磁场的磁感线
直线电流的磁感线方向用安培定则（也叫右手螺旋定则）来判定
安培定则（1）：用右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致，弯
曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向
磁感线为以导线上的各点为圆心的同心圆,且在跟导线垂直的平面上
②环形电流的磁场的磁感线
安培定则(2):让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致,伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁感线
的方向.
③通电螺线管的磁场的磁感线
通电螺线管的磁场就是环形电流磁场的叠加.所以环形电流的安培定则也可以用来判定通电螺线管的磁场
安培定则（3）：用右手握住螺旋管，让弯曲的四指所指的方向跟电流方向一致，大拇指所指的方向就是螺
旋管内部磁感线的方向。（大拇指指向螺旋管北极）
通电螺线管外部的磁感线和条形磁铁外部的磁感线相似，都是闭合的曲线。且在外部由 N 极指向 S 极，在
内部由 S 极指向 N 极。
7
（3）地磁场
①地球是一个巨大的磁体
②地球周围空间存在的磁场叫地磁场
③地磁的北极在地理的南极附近,地磁的南极在地理的北极附近,但两者并不完全
重合,它们之间的夹角称为磁偏角
（4）匀强磁场：磁场强弱、方向处处相同的磁场
磁感线分布特点:匀强磁场的磁感线是一些间隔相同的平行直线
常见的匀强磁场：①相隔很近的两个异名磁极之间的磁场
②通电螺线管内部的磁场
③相隔一定距离的两个平行放置的线圈通电时，其中间区域的磁场。
典例分析
【例 4】在图中，已知磁场的方向，试画出产生相应磁场的电流方向
8
举一反三
【变式训练 3】图（a）是条形磁铁的磁场，请你画出过 P点的磁感线；图（b）是一个通电线圈，请你画出
过 P点的磁感线．
【变式训练 4】如图所示，已知小磁针静止在磁体周围，试在各磁体周围画出磁感线，并标出磁极．
知识点四、安培分子电流假说
（1）分子电流假说：在原子、分子等物质微粒的内部,存在着一种环形电流一分子电流.分子电流使每个物
质微粒都成为微小的磁体,它的两侧相当于两个磁极.
分子电流实际上是由核外电子绕核运动形成的
（2）安培分子环流假说对一些磁现象的解释：
①磁化现象：一根软木棒，在未被磁化时，内部各分子电流的取向杂乱无章。它们的磁场互相取消，对外
不显磁性。当软铁棒受到外界磁场的作用，各分子电流取向变得大致相同时，两端显示较强的磁作用，形
成磁铁，软木棒就被磁化了。
②磁体的消磁：磁体在高温或猛烈敲击，即在激烈的热运动或机械运动影响下，分子电流取向又变得杂乱
无章，磁体磁性消失。
【注】安培提出分子电流假说时人们还不知道物质的微观结构：电子绕原子核高速旋转，所以称为假说，
9
但现在我们知道分子电流假说是真理。
安培分子电流假说揭示了电和磁的本质联系
（3）磁现象的本质
安培的分子电流假说揭示了磁性的起源，认识到磁体的磁场和电流的磁场一样，都是由运动的电荷产生的
知识点五、磁通量
（1）定义：在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，有一个面积为 S 且与磁场方向垂
直的平面，磁感应强度 B 与面积 S 的乘积，叫做穿过这个平面的磁通量
（2）定义式：φ=BS
适用条件：匀强磁场、S⊥B
磁通量可理解为穿过一个面的磁感线的条数
如图：
一般计算式：φ=BSsinθ 或： φ=BS⊥
（3）标量，单位：韦伯（Wb）1Wb=1Tm2
（4）磁通密度
垂直磁场的单位面积上的磁通量φ/S 称为磁通密度。
由公式φ=BS 知，磁通密度即为 B。
（5）磁通量的计算
①如果匀强磁场的磁感线与平面垂直，则穿过该平面的磁通量Φ=B·S
②如果 B 与 S 不垂直，应以 B 乘以 S 在垂直磁场方向上的投影面积 S＇，即Φ=BS＇=BScosθ
（3）磁通量的正负
①磁通量是标量，但有正负，当磁感线从某一面上穿入时，磁通量为正值，则磁感线从此面穿出时即为负
值。
②若同时有磁感线沿相反方向穿过同一平面，且正向磁通量为Φ1，反向磁通量为Φ2，则穿过该平面的磁通
量Φ=Φ1-Φ2
③磁感线是闭合曲面，所以穿过任意闭合曲面的磁通量一定为零，即Φ=0。
10
典例分析
【例 5】如图所示，两个同心放置的共面金属圆环 a和 b，一条形磁铁穿过圆心且与环面垂直，用穿过两环
的磁通量φa和φb大小关系为（ ）
A．φa＜φb B．φa＞φb
C．φa=φb D．无法比较
举一反三
变式训练 5】如图所示，当线框从直线电流的左边运动到右边的过程中，关于线框中的磁通量的变化情况正
确的说法是（ ）
A．一直增加 B．先增加再减少
C．先增加再减少再增加 D．先增加再减少再增加再减少
【归纳总结】
磁通量的变化
磁通量可以用穿过某一面积的磁感线条数来形象地定性描述，也可以用公式Φ=BSsin θ（θ为 B与 S面的夹
角）进行定量的计算．在分析磁通量是否发生变化时，两种描述是统一的，不能有矛盾的结果出现．例如：
（1）线圈的面积发生变化时磁通量是不一定发生变化的，如下图，当线圈面积由 S1变为 S2时，磁通量并
没有变化．
（2）当磁场范围一定时，线圈面积发生变化，磁通量也可能不变，如上图所示，在空间有磁感线穿过线圈
S，S外没有磁场，如增大 S，则Φ不变．
磁通量改变的方式：
（1）线圈跟磁体之间发生相对运动，这种改变方式是 S不变而相当于 B发生变化；
（2）线圈不动，线圈所围面积也不变，但穿过线圈面积的磁感应强度是时间的函数；
（3）线圈所围面积发生变化，线圈中的一部分导体做切割磁感线运动，其实质也是 B不变而 S增大或减小；
（4）线圈所围面积不变，磁感应强度也不变，但二者之间的夹角发生变化，如匀强磁场中转动的矩形线圈
就是典型例子．
11
实战练习 正确率：
※温馨提示：学生完成题目后，提醒学生给做错的题标星级，星级标准为：简单-“☆”；中等- “☆☆”；较难-
“☆☆☆”。
1.（多选）下列说法正确的是( )
A．磁场中某点的磁感应强度可以这样测定：把一小段通电导线放在该点时，受到的磁场力 F与该导线的长
度 L F、通过的电流 I的乘积的比值 B＝ 即为磁场中某点的磁感应强度
IL
B．通电导线在某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强度一定为零
C F．磁感应强度 B＝ 只是定义式，它的大小取决于场源及磁场中的位置，与 F、I、L以及通电导线在磁场
IL
中的方向无关
D．磁场是客观存在的
2. 如图所示，为某种用来束缚原子的磁场的磁感线分布情况，以 O点(图中白点)为坐标原点，沿 z轴正方
向磁感应强度 B大小的变化最有可能为( )
3. 电流计的主要结构如图所示，固定有指针的铝框处在由磁极与软铁芯构成的磁场中，并可绕轴转动．铝
框上绕有线圈，线圈的两端与接线柱相连．有同学对软铁芯内部的磁感线分布提出了如下的猜想，可能正
确的是( )
12
4. 3 条在同一平面(纸面)内的长直绝缘导线搭成一等边三角形．在导线中通过的电流均为 I，电流方向如
图所示．a、b和 c三点分别位于三角形的 3 个顶角的平分线上，且到相应顶点的距离相等．将 a、b 和 c 处
的磁感应强度大小分别记为 B1、B2和 B3.下列说法正确的是( )
A．B1＝B2B．B1＝B2＝B3
C．a 和 b 处磁场方向垂直于纸面向外，c 处磁场方向垂直于纸面向里
D．a 处磁场方向垂直于纸面向外，b 和 c 处磁场方向垂直于纸面向里
5. 有两根长直导线 a、b互相平行放置，如图所示为垂直于导线的截面图．在图中所示的平面内，O点为
两根导线连线的中点，M、N为两根导线附近的两点，它们在两导线连线的中垂线上，且与 O点的距离相
等．若两导线中通有大小相等、方向相同的恒定电流 I，则关于线段 MN上各点的磁感应强度的说法中正确
的是( )
A．M点和 N点的磁感应强度大小相等，方向相同
B．M点和 N点的磁感应强度大小相等，方向相反
C．在线段 MN上各点的磁感应强度都不可能为零
D．在线段 MN上只有一点的磁感应强度为零
6. (多选)（2016 广西学业考试）关于小磁针在磁场中静止时的指向，下列说法中正确的是（ ）
A． B． C． D．
7.下列关于磁铁的使用的说法中不正确的是（ ）
A．磁铁受到撞击会使磁铁的磁性减弱
B．永磁体在受到加热或敲打后，其磁性不会发生改变
C．原先没有磁性的铁，在长期受到磁铁的吸引会产生磁性
D．对磁铁加热会使磁铁的磁性减弱
13
8. 南极考察经常把南极特殊的地理位置进行科学测量，“雪龙号”考察队员一次实验如下：在地球南极附近
用弹簧测力计竖直悬挂一未通电螺线管，如图所示，下列说法正确的是 （ ）
A．若将 a 端接电源正极，b端接电源负极，则弹簧测力计示数将减小
B．若将 a端接电源正极，b端接电源负极，则弹簧测力计示数将增大
C．若将 b端接电源正极，a端接电源负极，则弹簧测力计示数将增大
D．不论螺线管通电情况如何，弹簧测力计 示数均不变
9.如图所示，圆导线环 A中通有电流 I，方向如图，处于实线位置的圆 B的一半面积在 A环内，另一半面
积在 A环外，则圆 B内的磁通量 （填“为零”、“不为零”），若圆 B移至虚线位置，则圆 B的磁通量
（填“变大”、“不变”或“减小”）．
10.（2015秋 上海校级期末）如图所示，矩形导线框 abcd处在磁感应强度 B=0.2T的有理想边界的匀强磁
场中，线框 ab边长 0.1m，bc边长为 0.2m，求：
（1）线框在图示位置时穿过线框的磁通量；
（2）线框向右水平移动 0.1m时，穿过线框的磁通量；
（3）若线框的形状可以改变，则线框变成什么形状时，穿过线框的磁通量最大？
14第 13 讲 磁场
知识导图
知识点一、磁现象和磁场
1.磁现象
（1）磁性：能够吸引铁质物体的性质
（2）磁体：具有磁性的物体叫磁体。
（3）磁极：磁体上磁性最强的部分叫磁极。
小磁针静止时指南的磁极叫做南极，又叫 S极；指北的磁极叫做北极，又叫 N极。
（4）磁极间的相互作用|：同名磁极相斥，异名磁极相吸。
（5）变无磁性物体为有磁性物体叫磁化，变有磁性物体为无磁性物体叫退磁．
2.电流的磁效应
类比: 电荷之间的相互作用是通过电场；
磁体之间的相互作用是通过磁场发生的，电场和磁场一样都是一种物质.
（1）电流对小磁针的作用——奥斯特实验
实验装置：如图
实验现象：当给导线通电时，与导线平行放置的小磁针发生转动
注意事项：导线应沿南北方向水平放置
实验结论：通电导线周围存在磁场，即电流可以产生磁场
1
（2）磁铁对通电导线的作用
现象：通电导体偏转
结论：磁体对通电导体有力的作用。
（3）电流与电流间的相互作用
[问题] 电流与电流之间是否有力的作用？
[结论] 同向电流相互吸引。
[结论] 反向电流相互排斥。
3.磁场
（1）磁场：磁体周围空间存在的一种特殊物质
磁场和电场一样都是一种客观物质，是客观存在的，看不见摸不着，但是很多磁现象感知了它的存在.在同
一空间区域，可以有几个磁场共同占有，实物做不到。
（2）磁场的基本性质
磁场对放入其中的磁体或通电导体会产生磁力作用。
（磁体之间、磁体与通电导体之间、通电导体与通电导体之间的相互作用都是通过磁场发生的）
（3）磁场的产生
①永磁体周围存在磁场 ②电流周围存在磁场——电流的磁效应
（4）地磁场
①地球是一个巨大的磁体；
②地球周围空间存在的磁场叫地磁场；
③地磁的北极在地理的南极附近，地磁的南极在地理的北极附近，但两者并不
完全重合，磁针并非准确指向南北，它们间的夹角称为磁偏角；
④磁偏角的数值在地球上不同地方是不同的。
典例分析
【例 1】如果你看过中央电视台体育频道的围棋讲座就会发现，棋子在竖直放置的棋盘上可以移动，但不会
掉下来。原来，棋盘和棋子都是由磁性材料制成的。棋子不会掉落是因为（ ）
A．质量小，重力可以忽略不计
B．受到棋盘对它向上的摩擦力
C．棋盘对它的吸引力与重力平衡
D．它一方面受到棋盘的吸引，另一方面还受到空气的浮力
2
【答案】B．
举一反三
【变式训练 1】如图所示，A 为电磁铁，C 为胶木秤盘，A 和 C（包括支架）的总质量为 M；B 为铁片，质量
为 m，整个装置用轻绳悬挂于 O 点，当电磁铁通电时，铁片吸引上升的过程中，轻绳向上的拉力 F 的大小
为（ ）
A．F＝Mg B．F＞(M＋m)g
C．F＝(M＋m)g D．Mg＜F＜(M＋m)g
【答案】B．
知识点二、磁感应强度
1.磁感应强度的方向
（1）磁感应强度：描述磁场强弱和方向的物理量，用符号“B”表示
（2）磁感应强度方向
物理学上规定：小磁针静止时 N极所指的方向规定为该点的磁感应强度的方向，简称为磁场的方向
2.磁感应强度的大小
（1）电流元
在物理学中，把很短一段通电导线中的电流 I与导线长度 L的乘积 IL叫做电流元.
（2）探究影响通电导线受力的因素
实验方法：控制变量法
①先保持导线通电部分的长度不变，改变电流的大小。
I F 2I 2F 3I 3F F I
结论：电流越大，通电导线受力越大
②然后保持电流不变，改变导线通电部分的长度。
L F 2L 2F 3L 3F F L
结论：长度越长，通电导线受力越大
由①②可知，F IL
结论：Ⅰ同一磁场中 F∝IL，比值 F/IL为恒量；
Ⅱ不同磁场中，比值 F/IL一般不同;
3
（3）磁场对通电导线的作用力
①内容：通电导线与磁场方向垂直时，它受力的大小与 I和 L的乘积成正比
②公式：F=BIL
【注】①B为比例系数，与导线的长度和电流的大小都无关
②不同的磁场中，B的值是不同的
③B 应为与电流垂直的值，即式子成立的条件为：B 与 I 垂直
（4）磁感应强度的大小
①定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的磁场力 F跟电流 I和导线长度 L的乘积 IL的比值叫
磁感应强度。
②物理意义：磁感应强度是描述磁场力的性质的物理量
F
B
③公式： IL
④单位：在国际单位制中,磁感应强度的单位是特斯拉, 简称特, 国际符号 T，1T=1N/A·m
⑤方向：磁感应强度是矢量，方向与该点磁场的方向一致。
F
【注】①磁感应强度由磁场本身决定，因此不能根据定义式 B＝ 认为 B 与 F 成正比，与 IL 成反比。
IL
②测量磁感应强度时小段通电导线必须垂直磁场放入，如果平行磁场放入，则所受安培力为零，但不能说
该点的磁感应强度为零。
③磁感应强度是矢量，其方向为放入其中的小磁针 N 极的受力方向，也是小磁针静止时 N 极的指向。
（5）磁场的叠加
若空间存在几个磁场，空间的磁场应由这几个磁场叠加而成，某点的磁感应强度为各个磁场单独在该点的
磁感应强度的矢量和，即 B=B1+B2+``````遵循平行四边形定则
磁场叠加的运算方法
空间中的磁场通常会是多个磁场的叠加，磁感应强度是矢量，共线可用代
数法计算，不共线可以通过平行四边形定则进行计算或判断．
①确定场源，如通电导线．
②定位空间中需求解磁场的点，利用安培定则判定各个场源在这一点上产生的磁场的大小和方向．如图中
M、N在 c点产生的磁场．
③应用平行四边形定则进行合成，如图中的合磁场 B.
4
（6）磁感应强度 B与电场强度 E的比较
磁感应强度 B 电场强度 E
物理意义 描述磁场的力的性质的物理量 描述电场的力的性质的物理量
F F
定义式 B＝ (通电导线与 B垂直) E＝
IL q
磁感线切线方向，小磁针 N极受力方向(静 电场线切线方向，正电荷受力方向，
方向
止时 N极所指方向)，是矢量 是矢量
大小决定
由磁场决定，与检验电流无关 由电场决定，与检验电荷无关
因素
合磁感应强度等于各磁场的磁感应强度的 合电场强度等于各个电场的电场强
场的叠加
矢量和 度的矢量和
单位 1 T＝1 N/(A·m) 1 V/m＝1 N/C
典例分析
【例 2】关于磁感应强度的单位，下列等式中单位是正确的（ ）
A．1T=1kg A/s2 B．1T=1kg/A s2 C．1T=lA/kg s D．1T=1A s2/kg
【答案】B．
举一反三
【变式训练 2】如图所示，两个半径相同、粗细相同互相垂直的圆形导线圈，可以绕通过公共的轴线 xx′自
由转动，分别通以相等的电流，设每个线圈中电流在圆心处产生磁感应强度为 B，当两线圈转动而达到平
衡时，圆心 O处的磁感应强度大小是（ ）
A．B B．1.414B
C．2B D．0
【答案】C．
知识点三、几种常见的磁场
1.磁感线
（1）定义：在磁场中画出一系列有方向 的闭合曲线（从 N 极出来到 S 极进去），且使曲线上每一点的切线
方向表示该点的磁场方向。也就是在该点放上小磁针，静止时 N 极的指向或 N 极的受力方向。
（2）特点：
①磁感线是不存在、不相交的闭合曲线。
5
②磁感线某点的切线方向表示该点的磁场方向。
③磁感线的疏密表示磁场的强弱。
④磁感线都是闭合曲线.在磁体外，磁感线都是由 N 极出发，进入 S 极，在磁体内部磁感线由 S 极指向 N 极.
（3）磁感线与电场线的比较
磁感线 电场线
为形象地描述磁场方向和相对强弱而 为形象地描述电场方向和相对强弱而假
意义
假想的线 想的线
相
磁感线上各点的切线方向即为该点的 电场线上各点的切线方向即为该点的电
似 方向
磁场方向，是磁针 N极的受力方向 场方向，是正电荷所受电场力的方向
点
疏密 表示磁场强弱 表示电场强弱
特点 在空间不相交、不中断 除电荷处，在空间不相交、不中断
起始于正电荷(或无穷远处)，终止于无穷
不同点 是闭合曲线
远处(或负电荷)，不是闭合曲线
典例分析
【例 3】关于磁感线的描述，下列说法中正确的是（ ）
A．磁感线可以形象地描述各点磁场的强弱和方向，它每一点的切线方向都和小磁针放在该点静止时北极所
指的方向一致
B．磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的
C．两条磁感线的空隙处一定不存在磁场
D．两个磁场叠加的区域，磁感线就可能相交
【答案】A
2.几种常见磁场的磁感线分布
（1）磁体的磁场
6
（2）电流磁场
①直流电流的磁场的磁感线
直线电流的磁感线方向用安培定则（也叫右手螺旋定则）来判定
安培定则（1）：用右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致，弯
曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向
磁感线为以导线上的各点为圆心的同心圆,且在跟导线垂直的平面上
②环形电流的磁场的磁感线
安培定则(2):让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致,伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁感线
的方向.
③通电螺线管的磁场的磁感线
通电螺线管的磁场就是环形电流磁场的叠加.所以环形电流的安培定则也可以用来判定通电螺线管的磁场
安培定则（3）：用右手握住螺旋管，让弯曲的四指所指的方向跟电流方向一致，大拇指所指的方向就是螺
旋管内部磁感线的方向。（大拇指指向螺旋管北极）
通电螺线管外部的磁感线和条形磁铁外部的磁感线相似，都是闭合的曲线。且在外部由 N 极指向 S 极，在
内部由 S 极指向 N 极。
7
（3）地磁场
①地球是一个巨大的磁体
②地球周围空间存在的磁场叫地磁场
③地磁的北极在地理的南极附近,地磁的南极在地理的北极附近,但两者并不完全
重合,它们之间的夹角称为磁偏角
（4）匀强磁场：磁场强弱、方向处处相同的磁场
磁感线分布特点:匀强磁场的磁感线是一些间隔相同的平行直线
常见的匀强磁场：①相隔很近的两个异名磁极之间的磁场
②通电螺线管内部的磁场
③相隔一定距离的两个平行放置的线圈通电时，其中间区域的磁场。
典例分析
【例 4】在图中，已知磁场的方向，试画出产生相应磁场的电流方向
【答案】
8
举一反三
【变式训练 3】图（a）是条形磁铁的磁场，请你画出过 P点的磁感线；图（b）是一个通电线圈，请你画出
过 P点的磁感线．
【答案】
【变式训练 4】如图所示，已知小磁针静止在磁体周围，试在各磁体周围画出磁感线，并标出磁极．
【答案】
知识点四、安培分子电流假说
（1）分子电流假说：在原子、分子等物质微粒的内部,存在着一种环形电流一分子电流.分子电流使每个物
质微粒都成为微小的磁体,它的两侧相当于两个磁极.
分子电流实际上是由核外电子绕核运动形成的
（2）安培分子环流假说对一些磁现象的解释：
①磁化现象：一根软木棒，在未被磁化时，内部各分子电流的取向杂乱无章。它们的磁场互相取消，对外
不显磁性。当软铁棒受到外界磁场的作用，各分子电流取向变得大致相同时，两端显示较强的磁作用，形
9
成磁铁，软木棒就被磁化了。
②磁体的消磁：磁体在高温或猛烈敲击，即在激烈的热运动或机械运动影响下，分子电流取向又变得杂乱
无章，磁体磁性消失。
【注】安培提出分子电流假说时人们还不知道物质的微观结构：电子绕原子核高速旋转，所以称为假说，
但现在我们知道分子电流假说是真理。
安培分子电流假说揭示了电和磁的本质联系
（3）磁现象的本质
安培的分子电流假说揭示了磁性的起源，认识到磁体的磁场和电流的磁场一样，都是由运动的电荷产生的
知识点五、磁通量
（1）定义：在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，有一个面积为 S 且与磁场方向垂
直的平面，磁感应强度 B 与面积 S 的乘积，叫做穿过这个平面的磁通量
（2）定义式：φ=BS
适用条件：匀强磁场、S⊥B
磁通量可理解为穿过一个面的磁感线的条数
如图：
一般计算式：φ=BSsinθ 或： φ=BS⊥
（3）标量，单位：韦伯（Wb）1Wb=1Tm2
（4）磁通密度
垂直磁场的单位面积上的磁通量φ/S 称为磁通密度。
由公式φ=BS 知，磁通密度即为 B。
（5）磁通量的计算
①如果匀强磁场的磁感线与平面垂直，则穿过该平面的磁通量Φ=B·S
②如果 B 与 S 不垂直，应以 B 乘以 S 在垂直磁场方向上的投影面积 S＇，即Φ=BS＇=BScosθ
（3）磁通量的正负
①磁通量是标量，但有正负，当磁感线从某一面上穿入时，磁通量为正值，则磁感线从此面穿出时即为负
10
值。
②若同时有磁感线沿相反方向穿过同一平面，且正向磁通量为Φ1，反向磁通量为Φ2，则穿过该平面的磁通
量Φ=Φ1-Φ2
③磁感线是闭合曲面，所以穿过任意闭合曲面的磁通量一定为零，即Φ=0。
典例分析
【例 5】如图所示，两个同心放置的共面金属圆环 a和 b，一条形磁铁穿过圆心且与环面垂直，用穿过两环
的磁通量φa和φb大小关系为（ ）
A．φa＜φb B．φa＞φb
C．φa=φb D．无法比较
【答案】B
举一反三
变式训练 5】如图所示，当线框从直线电流的左边运动到右边的过程中，关于线框中的磁通量的变化情况正
确的说法是（ ）
A．一直增加 B．先增加再减少
C．先增加再减少再增加 D．先增加再减少再增加再减少
【答案】D
【归纳总结】
磁通量的变化
磁通量可以用穿过某一面积的磁感线条数来形象地定性描述，也可以用公式Φ=BSsin θ（θ为 B与 S面的夹
角）进行定量的计算．在分析磁通量是否发生变化时，两种描述是统一的，不能有矛盾的结果出现．例如：
（1）线圈的面积发生变化时磁通量是不一定发生变化的，如下图，当线圈面积由 S1变为 S2时，磁通量并
没有变化．
（2）当磁场范围一定时，线圈面积发生变化，磁通量也可能不变，如上图所示，在空间有磁感线穿过线圈
S，S外没有磁场，如增大 S，则Φ不变．
11
磁通量改变的方式：
（1）线圈跟磁体之间发生相对运动，这种改变方式是 S不变而相当于 B发生变化；
（2）线圈不动，线圈所围面积也不变，但穿过线圈面积的磁感应强度是时间的函数；
（3）线圈所围面积发生变化，线圈中的一部分导体做切割磁感线运动，其实质也是 B不变而 S增大或减小；
（4）线圈所围面积不变，磁感应强度也不变，但二者之间的夹角发生变化，如匀强磁场中转动的矩形线圈
就是典型例子．
12
实战练习 正确率：
※温馨提示：学生完成题目后，提醒学生给做错的题标星级，星级标准为：简单-“☆”；中等- “☆☆”；较难-
“☆☆☆”。
1.（多选）下列说法正确的是( )
A．磁场中某点的磁感应强度可以这样测定：把一小段通电导线放在该点时，受到的磁场力 F与该导线的长
L F度 、通过的电流 I的乘积的比值 B＝ 即为磁场中某点的磁感应强度
IL
B．通电导线在某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强度一定为零
C F．磁感应强度 B＝ 只是定义式，它的大小取决于场源及磁场中的位置，与 F、I、L以及通电导线在磁场
IL
中的方向无关
D．磁场是客观存在的
F
[解析] A 项考的是磁感应强度的定义，只有当通电导线与磁场方向垂直时才有 B＝ ，A错；B项中，当
IL
F
导线与磁场平行时，不受磁场力，此时，磁场不为零，B错，C选项中，B＝ 是定义式，并不决定磁场，
IL
磁场强弱取决于场源及磁场中的位置，C正确．磁场与电场一样，都是客观存在的，D正确．故选 CD
2. 如图所示，为某种用来束缚原子的磁场的磁感线分布情况，以 O点(图中白点)为坐标原点，沿 z轴正方
向磁感应强度 B大小的变化最有可能为( )
[解析] 根据磁感线的疏密表示磁感应强度的大小可知，以O点(图中白点)为坐标原点，沿 z 轴正方向磁感
应强度 B大小的变化最有可能为图 C.
3. 电流计的主要结构如图所示，固定有指针的铝框处在由磁极与软铁芯构成的磁场中，并可绕轴转动．铝
框上绕有线圈，线圈的两端与接线柱相连．有同学对软铁芯内部的磁感线分布提出了如下的猜想，可能正
确的是( )
13
[解析] 软铁芯被磁化后，左端为 S极，右端为N极，而磁体内部的磁感线方向从 S极指向 N极，可见 B、
D错误．再根据磁感线不能相交，知 A错误，C正确．故选 C
4. 3 条在同一平面(纸面)内的长直绝缘导线搭成一等边三角形．在导线中通过的电流均为 I，电流方向如
图所示．a、b和 c三点分别位于三角形的 3 个顶角的平分线上，且到相应顶点的距离相等．将 a、b 和 c 处
的磁感应强度大小分别记为 B1、B2和 B3.下列说法正确的是( )
A．B1＝B2B．B1＝B2＝B3
C．a 和 b 处磁场方向垂直于纸面向外，c 处磁场方向垂直于纸面向里
D．a 处磁场方向垂直于纸面向外，b 和 c 处磁场方向垂直于纸面向里
[解析] 本题要明确 3 条导线中的电流在 a、b、c 三点各自产生的磁场的分布情况，要充分利用对称性进行
矢量合成．对于 a 点，由右手螺旋定则可知，两倾斜导线在此处产生的磁感应强度大小相等、方向相反，水
平导线在此点产生的磁场方向向外；对于 b点，斜向右上方的导线与水平导线在此点产生的磁感应强度大
小相等、方向相反，斜向左上方的导线在此点产生的磁场方向向外；对于 c 点，水平导线在此点产生的磁
场方向向里，斜向左上方和斜向右上方的导线在此点产生的磁场方向也向里，则 c 点合磁场方向向里， 且
有 B3>B1＝B2.综上可知 A、C正确．
5. 有两根长直导线 a、b互相平行放置，如图所示为垂直于导线的截面图．在图中所示的平面内，O点为
两根导线连线的中点，M、N为两根导线附近的两点，它们在两导线连线的中垂线上，且与 O点的距离相
等．若两导线中通有大小相等、方向相同的恒定电流 I，则关于线段 MN上各点的磁感应强度的说法中正确
的是( )
A．M点和 N点的磁感应强度大小相等，方向相同
B．M点和 N点的磁感应强度大小相等，方向相反
C．在线段 MN上各点的磁感应强度都不可能为零
D．在线段 MN上只有一点的磁感应强度为零
[解析] 两根导线分别在M点和N点产生的磁感应强度大小相
等，方向如图所示，分析得θ1＝θ2＝θ3＝θ4，矢量相加可知M点、
N点的磁感应强度大小相等，方向相反，选项 B正确；线段MN
中点 O的磁感应强度为零，选项D正确．
14
6. (多选)（2016 广西学业考试）关于小磁针在磁场中静止时的指向，下列说法中正确的是（ ）
A． B． C． D．
【解答】解：A、图中，磁感线的方向由N极指向 S极，所以小磁针处的磁场方向向左，所以小磁针的N
极应向左．故 A错误；
B、图中环形电流的方向为逆时针方向，所以环形电流的磁场的方向垂直于纸面向外，小磁针的N极应向
外．故 B错误；
C、直导线的电流的方向向下，根据安培定则可知，小磁针处磁场的方向向外，所以 C正确；
D、图中磁场的方向向右，小磁针的N极的方向向右，故D正确．故选：CD
7.下列关于磁铁的使用的说法中不正确的是（ ）
A．磁铁受到撞击会使磁铁的磁性减弱
B．永磁体在受到加热或敲打后，其磁性不会发生改变
C．原先没有磁性的铁，在长期受到磁铁的吸引会产生磁性
D．对磁铁加热会使磁铁的磁性减弱
【解答】解：A、磁铁中的分子电流的排布大体一致，而在受到撞击后分子电流的排布的一致性变差，故磁
性减弱．故 A正确．
B、永磁体在受到加热或敲打后，分子电流的排布的一致性变差，故其磁性变弱，故 B错误．
C、原先没有磁性的铁，是由于分子电流的排布是杂乱无章的，而在长期受到磁铁的吸引后分子电流的排布
一致性变强，故会产生磁性，故 C正确．
D、磁铁中的分子电流的排布大体一致，而在受到加热后分子电流的排布的一致性变差，故磁性减弱．故D
正确．本题选择错误的，故选 B．
8. 南极考察经常把南极特殊的地理位置进行科学测量，“雪龙号”考察队员一次实验如下：在地球南极附近
用弹簧测力计竖直悬挂一未通电螺线管，如图所示，下列说法正确的是 （ ）
A．若将 a 端接电源正极，b端接电源负极，则弹簧测力计示数将减小
B．若将 a端接电源正极，b端接电源负极，则弹簧测力计示数将增大
C．若将 b端接电源正极，a端接电源负极，则弹簧测力计示数将增大
D．不论螺线管通电情况如何，弹簧测力计 示数均不变
15
【解答】解：A、B、若将 a 端接电源正极，b端接电源负极，则根据安培定则可知，螺线管的下端是磁场
的N极，磁场的方向向下；又南极附近的磁场的方向向上，所以螺旋管将受到排斥力，弹簧测力计示数将
减小．故 A正确，B错误；
C、D、若将 b端接电源正极，a端接电源负极，则根据安培定则可知，螺线管的上端是磁场的N极，磁场
的方向向上；又南极附近的磁场的方向向上，所以螺旋管将受到吸引力，弹簧测力计示数将增大．故 C正
确，D错误．故选：AC
9.如图所示，圆导线环 A中通有电流 I，方向如图，处于实线位置的圆 B的一半面积在 A环内，另一半面
积在 A环外，则圆 B内的磁通量 （填“为零”、“不为零”），若圆 B移至虚线位置，则圆 B的磁通量
（填“变大”、“不变”或“减小”）．
【解答】解：根据题意可知，通电环形导线，在线圈 B处产生磁场方向，左半边的垂
直向里，右半边的磁场垂直向外，且线圈 A内部的磁场强，
根据方向不同可以相互抵消，可知，B圆内的磁通量是进去的，不为零；
若圆 B移至虚线位置，左右部分的磁通量抵消的少了，则圆 B的磁通量变大．
故答案为：不为零，变大
10.（2015秋 上海校级期末）如图所示，矩形导线框 abcd处在磁感应强度 B=0.2T的有理想边界的匀强磁
场中，线框 ab边长 0.1m，bc边长为 0.2m，求：
（1）线框在图示位置时穿过线框的磁通量；
（2）线框向右水平移动 0.1m时，穿过线框的磁通量；
（3）若线框的形状可以改变，则线框变成什么形状时，穿过线框的磁通量最大？
【解答】解：（1）矩形线圈 abcd 水平放置，匀强磁场方向竖直向下，则线圈平面与磁场方向垂直，则穿过
矩形线圈的磁通量是Φ1=BS=0.2×0.1×0.2=4×10
﹣3T．
（2）线框向右水平移动 0.1m 时，穿过线圈的磁通量Φ2=BS′=0.2×0.1×（0.2﹣0.1）=2×10
﹣3T．
（3）线框的边长不变，由几何关系可知，当线框变成圆形时，面积最大，穿过线框的磁通量最大；
16
