磁力線基本原理

假設(shè)把小磁針?lè)旁诖盆F的磁場(chǎng)中，小磁針受磁場(chǎng)的作用，靜止時(shí)它的兩極指向確定的方向。在磁場(chǎng)中的不同點(diǎn)，小磁針靜止時(shí)指的方向不一定相同。這個(gè)事實(shí)說(shuō)明，磁場(chǎng)是有方向性的，我們約定，在磁場(chǎng)中的任意一點(diǎn)，小磁針N極的受力方向，為那一點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。

磁感線的概念是著名物理學(xué)家法拉第最先發(fā)明并引入的。在電場(chǎng)中可以用電場(chǎng)線形象地描述各點(diǎn)的電場(chǎng)方向，在磁場(chǎng)中也可以用磁感線 形象地描述各點(diǎn)的磁場(chǎng)方向，磁感線是在磁場(chǎng)中畫(huà)出而實(shí)際不存在的一些有方向的曲線，這些曲線上每一點(diǎn)的切線方向都和這點(diǎn)的磁場(chǎng)方向一致。

磁感線是為了形象地研究磁場(chǎng)而人為假想的曲線，并不是客觀存在于磁場(chǎng)中的真實(shí)曲線。

用以形象地描繪磁場(chǎng)分布的一些曲線。早年，M.法拉第曾在玻璃板上灑布鐵粉，并輕輕敲擊使板振動(dòng)，則鐵粉聯(lián)成許多細(xì)小線段，從而顯示出永久磁鐵或電流導(dǎo)線周?chē)拇艌?chǎng)分布。這是由于鐵粉在磁場(chǎng)中受力并互相吸引而形成的，所以稱(chēng)為磁力線。因此，磁力線可以定義為磁場(chǎng)中一些假想的線，在其上任一點(diǎn)的切線方向即為該點(diǎn)磁通密度B 的方向。在描繪磁力線圖象時(shí)，曾常以其疏密程度表現(xiàn)B的大小。

早期對(duì)電磁現(xiàn)象的研究，常采用CGS制,從而磁場(chǎng)強(qiáng)度H與磁通密度B有相同的量綱，在空氣或真空中二者的數(shù)值亦相等,這樣,磁力線就包括了H 線及B 線。可是,在MKS制中,H 與B 有不同的量綱。由于在磁場(chǎng)中不同磁介質(zhì)的分界面上H 線是不連續(xù)的,而B 線是處處連續(xù)的(這就是磁通連續(xù)性定理)?，F(xiàn)在,為了避免混淆,時(shí)常稱(chēng)B 的力線為磁感應(yīng)線，稱(chēng)H 的力線為磁場(chǎng)強(qiáng)度線。

法拉第在力線的啟示下，提出了場(chǎng)是真實(shí)的物理存在，場(chǎng)的作用不是突然發(fā)生的“超距作用”，而是經(jīng)過(guò)力線逐步傳遞的。這些概念對(duì)電磁場(chǎng)理論的發(fā)展有著重大推動(dòng)作用。

現(xiàn)在人們了解到，磁場(chǎng)、電場(chǎng)都是一種特殊形態(tài)的物質(zhì)，并不需要力線的解釋。這些解釋必然受到機(jī)械觀念的限制。但是用磁力線（包括電力線）作為場(chǎng)的一種模型，使比較抽象的場(chǎng)得到形象的直觀表示，不僅歷史上起過(guò)很好的作用，而且現(xiàn)在仍然為人們所沿用。

條形磁鐵和蹄形磁鐵的磁感線：相對(duì)來(lái)講比較簡(jiǎn)單，在磁鐵外部，磁感線從N極出來(lái)，進(jìn)入S極；在內(nèi)部由南極到北極。

直線電流磁場(chǎng)的磁感線：在直線電流磁場(chǎng)的磁感線分布中，磁感線是以通電直線導(dǎo)線為圓心作無(wú)數(shù)個(gè)同心圓，同心圓環(huán)繞著通電導(dǎo)線。實(shí)驗(yàn)表明，如果改變電流的方向，各點(diǎn)磁場(chǎng)的方向都變成相反的方向，也就是說(shuō)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(guān)系可以用安培定則（也叫右手螺旋定則）來(lái)判定：用右手握住導(dǎo)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(huán)繞方向

環(huán)形電流磁場(chǎng)的磁感線：流過(guò)環(huán)形導(dǎo)線的電流簡(jiǎn)稱(chēng)環(huán)形電流，從環(huán)形電流磁場(chǎng)的磁感線分布，可以看出，環(huán)形電流的磁感線也是一些閉合曲線，這些閉合曲線也環(huán)繞著通電導(dǎo)線。環(huán)形電流的磁感線方向也隨電流的方向而改變。研究環(huán)形電流的磁場(chǎng)時(shí)，我們主要關(guān)心圓環(huán)軸上各點(diǎn)的磁場(chǎng)方向，這可以用右手定則來(lái)判定：讓右手彎曲的四指和環(huán)形電流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是圓環(huán)的軸線上磁感線的方向。

通電螺線管磁場(chǎng)的磁感線（類(lèi)似于條形磁鐵）：螺線管是由導(dǎo)線一圈挨一圈地繞成的。導(dǎo)線外面涂著絕緣層，因此電流不會(huì)由一圈跳到另一圈，只能沿著導(dǎo)線流動(dòng)，這種導(dǎo)線叫做絕緣導(dǎo)線。通電螺線管可以看成是放在一起的許多通電環(huán)形導(dǎo)線，我們自然會(huì)想到二者的磁場(chǎng)分布也一定是相似的。實(shí)際上的確如此。要判斷通電螺線管內(nèi)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(nèi)部磁感線的方向，也可以用安培定則來(lái)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(nèi)部磁感線的方向，（即N級(jí)）。通電螺線管外部的磁感線和條形磁鐵外部的磁感線相似，并和內(nèi)部的磁感線連接，形成一條條閉合曲線。

(1) 磁感線的切線方向表示磁場(chǎng)方向，其疏密程度表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。

(2) 磁感線是閉合曲線，在磁體外部，磁感線由N極出來(lái)，繞到S極；在磁體內(nèi)部，磁感線的方向由S極指向N極。

(3) 任意兩條磁感線不相交。