1 磁现象和磁场 磁感应强度
【典型例题】
【例1】某同学在北京将一根质量分布均匀的条形磁铁用一条细线悬挂起来，使它平衡并呈水平状态，悬线系住条形磁铁的位置是：（ ）
A、磁体的重心处 B、磁铁的某一磁极处
C、磁铁重心的北侧 D、磁铁重心的南侧
【解析】由于地球是一个大磁体，存在地磁场，其磁感线的分布如图所示。在地球表面除了赤道附近的地磁场呈水平方向（和地面平行）外，其它地方的地磁场方向均不沿水平方向。
a
北京附近的地磁场方向如图（a）所示，若在此处悬挂条形磁铁，且悬挂点在重心，则它在地磁场的作用下，静止时它将沿着地磁场方向，如图（b）所示，显然不能水平。若将悬挂点移至重心的北侧，如图（c）所示，则根据平衡条件确定它能在水平位置平衡。
【答案】C
【例2】如图所示，有一根直导线上通以恒定电流I，方向垂直指向纸内，且和匀强磁场B垂直，则在图中圆周上，磁感应强度数值最大的点是（A）
A、a点 B、b点 C、c点 D、d点
【解析】磁感应强度是矢量，若在某一个空间同时存在多个磁场，那么某一点的磁感应强度是各个磁场在该点场强的矢量和。图中通电直导线产生的磁场的方向顺时针方向，在a点两个磁场同方向，磁感应强度为两者之和；在c点两个磁场反向，磁感应强度为两者之差；b、d两点的合场强由平行四边形法则来确定。
【答案】A
【例3】根据磁感应强度的定义式B=ILF，下列说法中正确的是（D）
A、在磁场中某确定位置，B与F成正比，与I、L的乘积成反比
B、一小段能通电直导线在空间某处受磁场力F=0，那么该处的B一定为零
C、磁场中某处的B的方向跟电流在该处受磁场力F的方向相同 2 D、一小段通电直导线放在B为零的位置，那么它受到磁场力F也一定为零
【解析】磁感应强度是表征磁场强弱的物理量，确定的磁场中的确定点的磁感应强度是一个确定的值，它由磁场本身决定的，与磁场中是否有通电导体，及导体的长度，电流强度的大小，以及磁场作用力的大小无关。A错误。若电流方向与磁场方向在一条直线上，通电导体将不受到磁场力的作用，因此在某处磁场力为零，并不能说明该处的磁感应强度为零。B错误。通电导体受到磁场力的方向垂直于磁场方向和电流方向所决定的平面。C错误。通电导体处在一个没有磁场的空间，当然不受磁场力的作用。
第１期 ２００７年２月 濮阳职业技术学院学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｕｙａｎｇ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ ＶｏＩ．２Ｏ Ｎｏ．１ Ｆｅｂ．２０ｏ７ 均匀外磁场中磁介质球磁化的初等分析法 刘世明 （濮阳职业技术学院，河南濮阳４５７０００） 【中图分类－￣］０４８２．５ 【文献标识码】Ａ 【文章编号】１６７２—９１６１（２００７）０１—００１６—０２ １．磁介质的磁化性质 磁介质可分为顺磁介质、抗磁介质和铁磁介质。一般说 来，顺磁介质 ＞１，抗磁介质 ＜１；而铁磁介质一不存在 — — — — 关系Ｂ＝ Ｈ。这时的磁化矢量Ｍ与磁场Ｈ的关系是非齐 次、非线性，且往往呈各向异性。 磁介质的磁化可用安培的分子电流假设来解释，安培 认为：由于电子的运动，每个磁介质分子相当于一个环形电 流，叫分子电流（束缚电流），分子电流的磁矩叫分子磁矩， 在没有外磁场时，磁介质中各分子磁矩的方向是杂乱的，大 量分子的磁矩相互抵消，所以宏观上磁介质不显磁性。当磁 场加在磁介质上时，各分子磁矩或多或少地转向外磁场方 向，这就是磁介质的磁化。 从宏观来看，磁介质内部分子电流的效应互相抵消，二 磁介质表面则相当于有一层电流流过，这是分子电流规则 排列的宏观效果，这种因磁化而出现的宏观电流叫磁化电 流，且不伴随着带电粒子的宏观位移。 ２．磁介质的边界性质 可以证明：（１）磁介质内体磁化电流密度ｊ 由磁化强度 —－．— — Ｍ决定，两者关系可由Ｉ ＝ｆＭ・ｄｌ推得，在均匀磁介质或均 匀磁化介质中ｊ ＝０。（２）两磁介质界面上的面磁化电流密 、— — 度（矢量），ｉ ＝（Ｍ 一Ｍ ）Ｘ 其中 为界面法线单位矢，从 磁介质２指向磁介质１。如图（一）。
图（一） 【收稿日期】２００６—０９一ｏ７ —１６＿一 除了铁磁材料以外的物质，实验指出，Ｍ与Ｂ成正比， Ｈ也与Ｂ成正比，因而Ｍ和Ｈ间有正比关系，Ｍ＝ｘ Ｈ，ｘ皿 称为磁化率，是一个无量纲的常数。对抗磁性物质Ｘ 为负 数，顺磁性物质ｘ皿为正数（真空的ｘ ＝０），则Ｂ＝ （１＋ ｘ＝Ｈ）＝ Ｈ， ＝（１＋ｘ ） 称为物质的磁导率。 由静磁场的边界条件：ｎ・（Ｂ 一Ｂ２）＝０，ｎ Ｘ（Ｈ 一Ｈｚ） ＝Ｊ；因传导电流密度Ｊ＝０，Ｈ＝ Ｌ—Ｍ则ｎ Ｘ（Ｂ 一Ｂｚ）＝ —一—…—…—一 ０ ｎ Ｘ（Ｍ２一Ｍ ）所以，磁化电流面密度 ：（ 一 ）一： 一一× 一 ）： 一ｎｉ Ｍ Ｍ Ｘｎ ｎ Ｂ ｎ Ｘ—Ｂ１： ＝（２一１） ＝— ×（２一Ｂ１）＝—— ＝ ．． ．． 、 ０ １ 一 ｌ二 言×一Ｈ１．．…① 一 上式即为磁化电流与外磁场的关系。由唯一性定理知ｔ 对于任一静态场，当整个边界上的边界条件已知时，则空间 各部分的场就唯一的给定了。而且，当直接求解拉普拉斯方 程有困难而采用其他方法求解时，如满足所有的边界条件， 则由唯一性定理知它即是所要求的解。 ３．磁介质球的内外磁场 问题：一磁性材料制成的球，半径为ａ，放在均匀外磁 场Ｈｏ中，计算球内外的磁场强度。设外磁场方向沿ｚ方向 建立坐标系，则 。：Ｈｏｃｏｓ０一ｅ，一Ｈｏｓｉｎ０ｅ—ｏ（ 一ｅ０， 为球坐标 系中的单位矢量）。
第 1 页 共 9 页 2025年高考物理磁场知识要点总结
（____字）
一、磁感应强度
1. 磁感应强度的定义和单位：磁感应强度（B）是描述磁场强度大小的物理量，定义为单位面积上垂直于磁场线方向的磁力线数目，单位为特斯拉（T）。
2. 磁感应强度的计算：磁感应强度的计算公式为B = μ0 * (H
+ M)，其中μ0为真空中的磁导率，其值为4π×10-7 T·m/A；H为磁场中的磁场强度，单位为安培/米（A/m）；M为磁介质中的磁化强度，单位为安培/米（A/m）。
3. 磁感应强度的磁场线性质：磁感应强度的磁场线具有以下特点：磁场线是闭合曲线，磁场线的方向是磁感应强度的方向，磁场线的密度反映了磁场强度的大小。
4. 磁场强度与磁感应强度的关系：磁场强度与磁感应强度存在正比关系，即H = B/μ0。但需要注意的是，磁场强度与磁感应强度的计量单位不同，不能直接相互比较。
二、磁场力
1. 等效磁场的引入：当带电粒子受到磁场力时，可以等效为在磁场中受到某一磁场力的作用。等效磁场即指的是产生同样力的磁感应强度和磁场强度的组合。
2. 等效磁场的计算：当带电粒子的运动轨迹垂直于磁感应强度时，可以利用洛伦茨力的运动方向和等值磁场的方向共线的原理来计算等效磁场。即F = qvBsinθ，其中F为带电粒子所受到的洛伦茨第 2 页 共 9 页 力，q为带电粒子的电荷量，v为带电粒子的速度，B为磁感应强度，θ为运动方向与磁场线方向之间的夹角。
3. 带电粒子在磁场中的运动规律：当带电粒子受到垂直于运动方向的等效磁场力时，其运动轨迹将变为圆弧形。当带电粒子速度、磁场强度或电荷量改变时，其受力情况和运动轨迹也会相应改变。
4. 磁场中带电粒子的初始速度与受力方向关系：根据等效磁场的计算公式可以得出：当带电粒子速度与磁感应强度方向垂直时，受力方向与速度方向相互垂直；当速度与磁感应强度方向平行时，洛伦茨力为零，带电粒子不受力影响。
磁场中的磁介质
静止电荷之间存在相互作用，它是通过电场完成的。静止电荷在它周围将激发电场，该电场对另外的静止电荷产生作用力，叫电场力。
运动电荷之间存在运动产生的相互作用，它是通过磁场完成的。运动电荷在它周围将激发磁场，该磁场对另外的静止电荷不产生作用力，而对另外的运动电荷将产生作用力，叫磁场力。
磁场用磁感应强度和磁场强度描写，它们也都是空间位置的函数。电荷在导体中作恒定流动(恒定电流)时在它周围所激发的磁场不随时间而变化，是一个恒定场，叫恒定磁场。
一．三类磁介质
磁介质中的磁感应强度：磁介质中的磁感应强度是外加磁感应强度0B与磁介质的附加磁感应强度B之和
BBB0
1.顺磁质：使0BB的磁介质叫顺磁质，顺磁质激发的附加磁感应强度B与加磁感应强度0B的方向基本一致：锰、铬、铂、氮等。
2.抗磁质：使0BB的磁介质叫抗磁质，抗磁质激发的附加磁感应强度B与加磁感应强度0B的方向基本相反：水银、铜、铋、氯、氢、银、金、锌、铅等。
3.铁磁质：使0BB的磁介质叫铁磁质，铁磁质激发的附加磁感应强度B与加磁感应强度0B的方向基本一致且大于0B：铁、镍、钴
二.弱磁性物质的磁化
1. 顺磁质的磁化
顺磁质的分子电流的分子磁矩0mp；
由于抗磁质分子电流的分子磁矩0mp，它在有外磁场0B中时，不但产生附加进动磁矩1mp，也产生附加取向磁矩2mp，并且一般附加取向磁矩2mp比附加进动磁矩1mp大，因此体积V中的分子磁矩mp之和与外磁场0B反向，磁化表现为抗磁特性：
21mmmppp与外磁场0B同向
等
2. 抗磁质的磁化
抗磁质的分子电流的分子磁矩0mp。
由于抗磁质分子电流的分子磁矩0mp，它在有外磁场0B中时，只产生附加进动磁矩1mp，不产生附加取向磁矩2mp，因此体积V中的分子磁矩mp之和与外磁场0B反向，磁化表现为抗磁特性：
