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磁感線

(物理學名詞)

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磁感線(Magnetic Induction Iine):在磁場中畫一些曲線,用(虛線或實線表示)使曲線上任何一點的切線方向都跟這一點的磁場方向相同(且磁感線互不交叉),這些曲線叫磁感線。
磁感線是閉合曲線。磁鐵周圍的磁感線都是從N極出來進入S極,在磁體內部磁感線從S極到N極。
磁感線又叫磁力線,是著名物理學家法拉第最先發明並引入的。
中文名
磁感線
外文名
Magnetic induction line
別    名
磁力線
提出者
邁克爾•法拉第
適用領域
電磁感應
應用學科
物理

磁感線物理定義

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磁感線又叫磁力線,是形象描繪磁場分佈的一些曲線,曲線上每一點的切線方向都和這點的磁場方向一致。磁感應強度的方向與該點的磁力線切線方向相同,其大小與磁力線的密度成正比。瞭解磁力線的基本特點是掌握和分析磁路的的基礎 [1] 
磁力線是人為的假設的曲線。磁力線有無數條,磁力線是立體的,所有的磁力線都不交叉,磁力線總是從 N 極出發,進入與其最鄰近的 S 極並形成。這些假設的曲線基於一個有趣的小實驗,這個實驗只需要一個條形磁鐵,一些鐵屑在一塊平板玻璃上就可以展示。
磁力線都是閉合的,參見電磁學中的磁通連續性定理
同電流類似,磁力線總是走磁阻最小(磁導率最大)的路徑,因此磁力線通常呈直線或曲線,不存在呈直角拐彎的磁力線。任意二條同向磁力線之間相互排斥,因此不存在相交的磁力線。
鐵磁材料未飽和時,磁力線總是垂直於鐵磁材料的極性面。當鐵磁材料飽和時,磁力線在該鐵磁材料中的行為與在非鐵磁性介質(如空氣、鋁、銅等)中一樣。由於磁力線具有這樣的基本特性,因此介質的磁化狀態取決於介質的磁學特性和幾何形狀。顯而易見,在通常情況下,介質都處於非均勻磁化狀態,也就是説通常介質內部的磁力線都成曲線狀態且分佈不均勻;另外,由於在自然界雖存在電的絕緣體,但不存在磁的絕緣體(除超導體物質),使得通常的磁路都存在漏磁。介質處於非均勻磁化狀態和磁路都存在漏磁這二個特徵,就決定了磁路的準確計算非常複雜。
假設把小磁針放在磁鐵磁場中,小磁針受磁場的作用,靜止時它的兩極指向確定的方向。在磁場中的不同點,小磁針靜止時指的方向不一定相同。這個事實説明,磁場是有方向性的,物理上規定,在磁場中的任意一點,小磁針N極的受力方向,為那一點的磁場方向。
磁感線的概念是著名物理學家法拉第最先發明並引入的。在電場中可以用電場線形象地描述各點的電場場方向,在磁場中也可以用磁感線 形象地描述各點的磁場方向,磁感線是在磁場中畫出而實際不存在的一些有方向的曲線(也有直的),這些曲線上每一點的切線方向都和這點的磁場方向一致。
磁感線是為了形象地研究磁場而人為假想的曲線,並不是客觀存在於磁場中的真實曲線。

磁感線各種磁感線

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磁感線條形磁鐵和蹄形磁鐵的磁感線

在磁鐵外部,磁感線從N極出來,進入S極;在內部,由S極到N極。

磁感線直線電流磁場的磁感線

在直線電流磁場的磁感線分佈中,磁感線是以通電直線導線為圓心作無數個同心圓,同心圓環繞着通電導線。實驗表明,如果改變電流的方向,各點磁場的方向都變成相反的方向,也就是説磁感線的方向隨電流的方向而改變。
直線電流的方向跟磁感線方向之間的關係可以用安培定則(也叫右手螺旋定則)來判定:用右手握住導線,讓伸直的拇指所指的方向跟電流的方向一致,彎曲的四指所指的方向就是磁感線的環繞方向。

磁感線環形電流磁場的磁感線

流過環形導線的電流簡稱環形電流,從環形電流磁場的磁感線分佈,可以看出,環形電流的磁感線也是一些閉合曲線,這些閉合曲線也環繞着通電導線。
環形電流的磁感線方向也隨電流的方向而改變。研究環形電流的磁場時,我們主要關心圓環軸上各點的磁場方向,這可以用右手螺旋定則來判定:讓右手彎曲的四指和環形電流的方向一致,伸直的拇指所指的方向就是圓環的軸線上磁感線的方向。

磁感線通電螺線管磁場的磁感線

螺線管是由導線一圈挨一圈地繞成的。導線外面塗着絕緣層,因此電流不會由一圈跳到另一圈,只能沿着導線流動,這種導線叫做絕緣導線。通電螺線管可以看成是放在一起的許多通電環形導線,我們自然會想到二者的磁場分佈也一定是相似的。實際上的確如此。要判斷通電螺線管內部磁感線的方向,就必須知道螺線管的電流方向。螺線管的電流方向跟它內部磁感線的方向也可以用右手螺旋定則來判定:用右手握住螺線管,讓彎曲的四指所指的方向跟電流的方向一致,伸直的拇指所指的方向就是螺線管內部磁感線的方向(即N級)。
和條形磁鐵外部的磁感線相似,並和內部的磁感線連接,形成一條條閉合曲線。

磁感線勻強磁場的磁感線

如果磁場的某一區域裏,磁感應強度的大小和方向處處相同,這個區域的磁場叫勻強磁場。勻強磁場的磁感線是一些間隔相同的平行直線。

磁感線磁感線一些特點

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①磁感線是閉合曲線,磁鐵外部的磁感線是從N極出來,回到磁鐵的S極,內部是從S極到N極,外部的磁感線為曲線,而內部的磁感線為直線。
②每條磁感線都是閉合曲線,任意兩條磁感線不相交。
③磁感線上每一點的切線方向都表示該點的磁場方向。
④磁感線的疏密程度表示磁感應強度的大小。
參考資料
  • 1.    王振德.現代科技百科全書:[M].桂林:廣西師範大學出版社,