1.2 磁场与电磁感应

1.2.1 电流产生的磁场

1. 磁极

在一个磁体上，一般总可以发现两个端点的磁性表现特别显著，这两点称为磁极。

把一个条形或针形磁体悬挂起来，使它能在水平面里自由转动，就可以观察到：当它在静止时，总是一个磁极指北，另一个磁极指南（接近于地球的南北方向）。这说明磁体的两个磁极具有不同的磁性。称指北的一个磁极为北极，用N表示；指南的一个磁极为南极，用S表示。

与电荷间的相互作用力相似，磁极间也有相互作用力，即同性磁极互相排斥，异性磁极互相吸引。

2. 磁场和磁力线

人们通过长期的探索和研究，发现当两个互不接触的磁体靠近时，它们之间之所以会发生相斥或相吸，是因为在磁体周围存在着一个作用力的空间，这一作用力的空间称为磁场。

磁体周围的磁场可以用磁力线（又称磁感应线）来形象描述。磁力线的方向就是磁场的方向，可用小磁针在各点测知。用磁力线来描述磁场时，磁力线具有以下特点：

1）磁力线在磁体外部总是由N极指向S极，而在磁体内部则是由S极指向N极，磁力线出入磁体总是垂直的。

2）磁力线的疏密程度反映了磁场的强弱。

3）磁力线是一些互不相交的闭合曲线。

4）磁力线均匀分布而又相互平行的区域称为均匀磁场；反之则称为非均匀磁场。

3. 通电直导线周围的磁场

用一根长直导体垂直穿过水平玻璃板或硬纸板。在板上撒一些铁屑，使电流通过这个垂直导体，并用手指轻敲玻璃板，振动板上的铁屑，这时铁屑在电流磁场的作用下排成磁力线的形状，如图1-12a所示。再将小磁针放在玻璃板上，可以确定磁力线的方向。如果改变电流的方向，则磁力线的方向也随之改变。

通电直导线产生的磁力线方向与电流方向之间的关系可用右手螺旋定则来说明，如图1-12b所示。用右手握住通电直导线，并把拇指伸出，让拇指指向电流方向，则四指环绕的方向就是磁力线的方向。

4. 通电螺线管的磁场

如果把导线制成螺线管，通电后磁力线的分布情况如图1-13a所示。在螺线管内部的磁力线绝大部分是与管轴平行的，而在螺线管外面就逐渐变成散开的曲线。每一根磁力线都是穿过螺线管内部，再由外部绕回的闭合曲线。

将通电螺线管作为一个整体来看，管外的磁力线从一端发出，到另一端回进，其表现出来的磁性类似一个条形磁体，一端相当于N极，另一端相当于S极。如果改变电流的方向，它的N极、S极也随之改变。

通电螺线管产生的磁力线方向与电流方向之间的关系也可用右手螺旋定则来说明，如图1-13b所示。用右手握住螺线管，使弯曲的四指指着电流的方向，则伸直的拇指所指的方向就是螺线管内部磁力线的方向。也就是说，拇指所指的是螺线管的N极。