磁感線

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。規定小磁針的北極所指的方向為磁感線的方向。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
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目錄

基本信息

中文名稱:磁感線

外文名稱:Magnetic induction line

引入者:邁克爾·法拉第

特點:磁感線是閉合曲線

每點的方向：靜止時小磁針N極的受力方向

物理定義

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磁力線又叫做磁感線，是用以形象地描繪磁場分布的一些曲線。人們將磁力線定義為處處與磁感應強度相切的線，磁感應強度的方向與磁力線方向相同，其大小與磁力線的密度成正比。了解磁力線的基本特點是掌握和分析磁路的的基礎。

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。等等這些都是人的想象。基於一個有趣的小實驗的想象。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。

閉合迴路這一現象在電磁學中稱為磁通連續性定理，由 Maxwell 方程描述為: B =0 (4-1)，上式又稱為磁場的高斯定律，表示任意磁場的散度為 0 ，即通過任意閉合曲面的淨磁通總是 0 ，磁力線總是閉合的。

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。

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當鐵磁材料未飽和時，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，也就是說通常介質內部的磁力線都成曲線狀態且分布不均勻;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的磁場中，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。這個事實說明，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。

判斷方法

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條形磁鐵和蹄形磁鐵的磁感線:相對來講比較簡單，在磁鐵外部，磁感線從N極出來，進入S極;反之，在內部由S極到N極。

直線電流磁場的磁感線

在直線電流磁場的磁感線分布中，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，也就是說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。

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布，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。

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布也一定是相似的。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)。通電螺線管外部的磁感線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。

物理特點

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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。

5、地球磁感線方向和條形磁體的磁感線方向一樣。

特別說明:

1、磁場中並沒有磁感線客觀存在，而是人們為了研究問題的方便而假想的。

2、區別電場線和磁感線的不同之處:電場線是不閉合的，而磁感線則是閉合曲線。

常見磁場

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1、直線電流周圍的磁感線

是一些以導線上各點為圓心的同心圓，這些同心圓都在跟導線垂直的平面上直線電流的方向和磁感線方向之間的關係可用安培定則(也叫右手螺旋定則)來判定:用右手握住導線，讓伸直的大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。

2、環形電流的磁場

A、環形電流磁場的磁感線:是一些圍繞環形導線的閉合曲線，在環形導線的中心軸線上，磁感線和環形導線的平面垂直。

B、環形電流的方向跟中心軸線上的磁感線方向之間的關係也可以用安培定則來判定:讓右手彎曲的四指和和環形電流的方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是環形導線中心軸線上磁感線的方向。

3、通電螺線管的磁場

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A、通電螺線管磁場的磁感線:和條形磁鐵外部的磁感線相似，一端相當於南極，一端相當於北極;內部的磁感線和螺線管的軸線平行，方向由南極指向北極，並和外部的磁感線連接，形成一些環繞電流的閉合曲線。

B、通電螺線管的電流方向和它的磁感線方向之間的關係，也可用安培定則來判定:用右手握住螺線管，讓彎曲四指所指的方向和電流的方向一致，則大拇指所指的方向就是螺線管的北極(螺線管內部磁感線的方向)。

4、勻強磁場

A、勻強磁場:如果磁場的某一區域裡，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。

B、兩種情形的勻強磁場:即距離很近的兩個異名磁極之間除邊緣部分以外的磁場;相隔一定距離的兩個平行線圈(亥姆霍茲線圈)通電時，其中間區域的磁場。

地磁場

地磁力線分布的空間稱作地磁場，磁力線的分布情況可由磁針的理想空間狀態表現出來。

地磁場的特點：

1、與電場相仿，磁場是在一定空間區域內連續分布的向量場，描述磁場的基本物理量是磁感應強度矢量B ，也可以用磁感線形象地表示。然而，作為一個矢量場，磁場的性質與電場頗為不同。

2、運動電荷或變化電場產生的磁場，或兩者之和的總磁場，都是無源有旋的矢量場，磁力線是閉合的曲線簇，不中斷，不交叉。

換言之，在磁場中不存在發出磁力線的源頭，也不存在會聚磁力線的尾閭，磁力線閉合表明沿磁力線的環路積分不為零，即磁場是有旋場而不是勢場(保守場)，不存在類似於電勢那樣的標量函數。

3、在量子力學裡，科學家認為，純磁場(和純電場)是虛光子所造成的效應。以標準模型的術語來表達，光子是所有電磁作用的顯現所依賴的媒介。在低場能量狀況，其中的差別是可以忽略的。

安培分子電流假說

對分子電流，結合環形電流產生的磁場的知識及安培定則，以便學生更容易理解"它的兩側相當於兩個磁極"，這句話;並應強調"這兩個磁極跟分子電流不可分割的聯繫在一起"，以便使他們了解磁極為什麼不能以單獨的N極或S極存在的道理。他是根據環形電流的磁性與磁鐵相似，提出了一種猜測。

相關視頻

1、各種磁體的磁感線

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2、用鐵屑觀察磁感線

用鐵屑觀察磁感線

外部連結

• 地磁場成因假說及模型簡介