一、指南针与远洋航海二电流的磁场

一、指南针与远洋航海第二章磁场在茫茫的大海上，远航的船只怎样掌握航向，顺利抵达目的地？郑和下西洋郑和下西洋时用什么方法来指引航向？欧洲人的远洋探险环球航行使大地球形的猜想得到了实践的检验，使人类确立了新的地球观。所有这些远洋航行的成功，离不开磁学知识的最初应用——指南针。磁场在初中时我们已经知道，磁极之间的力，是通过一种场——磁场来传递的。磁体在空间产生磁场，磁场使磁体间不必接触便能相互作用。磁场具有方向性，物理学规定：在磁场中的某一点，小磁针北极受力的方向，也就是小磁针静止时北极所指的方向，就是那一点的磁场方向。我们可以用磁感线来形象地描述各点的磁场方向，所谓磁感线，就是在磁场中画出的一些有方向的曲线，在这些曲线上，每一点的切线方向都与该点的磁场方向一致。条形磁体和蹄形磁体的磁感线具有什么共同特点？地理两极与地磁两极不重合在地球磁场中，其N极在地理的南极附近，其S极在地理的北极附近。在南半球，磁感线向上倾斜，在北半球，磁感线向下倾斜，在赤道上方，磁感线的方向水平向北。所以地球这个大磁体的磁感线是由地理南极（即地磁北极）发出，进入地理北极（即地磁南极）。地球的地理两极与地磁两极不重合，因此，磁针并非准确地指南或指北，其间有一个交角，这就是地磁偏角，简称磁偏角。二、电流的磁场第二章磁场自然界中只存在南北两种磁极，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，这和电现象中同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引的情况非常类似。那么，电现象和磁现象之间是否有某种联系？1.电流的磁效应一些电和磁相关联的现象：1731年，一名英国商人发现，雷电过后，他的一箱刀叉竟然有了磁性。1751年，富兰克林发现莱顿瓶放电可使缝衣针磁化。思考：如何电生磁？我们知道，静止的电荷只能产生电场，不能产生磁场。那么，运动的电荷，也就是电流，能不能产生磁场？奥斯特梦圆电生磁1820年，奥斯特发现：把一根导线平行地放在磁针的上方，给导线通电时，磁针发生了偏转，就好像磁针受到磁铁的作用一样。这说明不仅磁铁能产生磁场，电流也能产生磁场，这个现象称为电流的磁效应。奥斯特梦圆电生磁奥斯特发现电流磁效应的故事具体见p31“科学足迹”。法国的巴斯德

说得好：“在观察的领域中，机遇只偏爱那种有准备的头脑。”2.电流磁场的方向奥斯特的发现极大地震动了科学界，人们不仅重复奥斯特的实验，还提出了新的问题：当把小磁针放在电流的磁场中时，小磁针的偏转是否有一定规律？偏转方向与电流方向有什么关系？以安培为代表的法国科学家很快取得了研究成果。观察直线电流磁感线的形状直线电流磁场的磁感线，是围绕导线的一些同心圆直线电流安培定则如果用小磁针来判定磁场的方向，可以得到下述的安培定则：右手握住导线，让伸直的拇指的方向与电流的方向一致，那么，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。安培定则是从实验中概括出来的。观察环形电流磁感线的形状环形电流的磁场磁感线分布安培定则由多个环形导线组成的螺线管，通电时产生的磁场如下图所示：磁感线从螺线管的一端出来，进入另一端，形成闭合的曲线。通电螺线管的电流方向和它的磁感线方向之间的关系，也可用安培定则来判定：

右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟电流的方向一致，拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向。在同一幅磁感线的示意图中，磁感线密的位置，磁场比较强。这一点跟用电场线描述电场相似。根据通电螺线管外部磁感线的分布做出判断：什么位置的磁场最强？1.直线电流、环形电流、通电螺线管的磁感线具有什么特点？为闭合曲线3.条形磁铁与通电螺线管的磁感线有何相似之处？磁感线都是闭合的，在外部从北极到南极，在内部从南极到北极。2.磁感线与电场线有什么不同？电场线始于正电荷终于负电荷，磁感线是闭合的。环形导线可以看做只有一匝的螺线管。通电螺线管外部的磁场与条形磁铁十分相似。如果把它看做一个条形磁体，则用安培定则判定