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高中物理
第十章 磁学
磁现象 磁感线
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2025-05-26 06:41
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磁现象 磁感线
## 磁现象 磁感线 在人类生活中处处可遇到磁场。随着科学技术的发展,磁技术已经渗透到了我们的日常生活和工农业生产技术的各个方面。磁浮列车(图 11–1)就是一种现代高科技轨道交通工具。世界上第一条商业运营的磁浮列车线路在上海浦东新区运行,其列车的最高速度达 430 km/h。磁场是物质的一种形态,但这类物质形态并不能像实物一样为人类的感官直接觉察。历史上人类对磁场的研究是从磁铁的磁性及其相互作用开始的,我国古代对磁现象的研究成果丰硕,对人类文明影响深远。 {width=500px} ## 如何形象地描述磁场? 在磁体周围存在磁场。在条形磁体周围撒上的铁屑会呈现有规则的排列(图 11–4)。  图 11–4 条形磁体周围铁屑分布情况 磁场的强弱和方向可以形象地用磁感线来描述:磁感线的疏密程度表示磁场的强弱,磁感线越密集的地方磁场就越强;磁感线的切线方向表示该点的磁场方向,即放在该处小磁针静止时的 N 极所指的方向。 {width=400px} 图 11–5 条形磁体外部的磁感线 **磁感线是闭合曲线**,磁体外部的磁感线是从 N 极出来,回到磁体的 S 极,内部是从 S 极到 N 极。任意两条磁感线不相交,两条磁感线之间的区域仍然有磁场。如图 11–5 所示为条形磁体外部的磁感线。 ## 指南针指向地球南极吗? 如图 11–6 所示,地球周围存在一个大范围的磁场,宛如一个大的条形磁体。在地磁场的作用下,指南针会调整方向,使其取向顺着地磁场的磁感线,N 极指向地磁南极;S 极指向地磁北极。地磁南极在地理北极附近;地磁北极在地理南极附近。地磁两极与地理两极不完全重合,地磁轴和地球自转轴之间的夹角约为 11°。我们将地球表面水平放置的指南针静止时 N 极所指的方向与地球北极方向之间的夹角称为磁偏角,地球表面不同地区磁偏角是不相同的。不仅如此,由于地球磁极的缓慢移动,磁偏角也在缓慢变化。 {width=400px} ### 拓展视野 科学家发现地球磁场的方向并不是恒定不变的,它的南北磁极曾经对换过位置,这就是“磁极倒”现象。 在地球的几十亿年历史中,磁极倒转事件发生多次。仅在最近的 450 万年里,就出现了 4 个磁场极性不同的时期。有两次和现在基本一样,是“正向期”,即地磁北极在地理南极附近,地磁南极在地理北极附近。还有两次则是和现在正好相反的“反向期”。在每一个磁性时期里,有时还会发生短暂的磁极倒转现象。 为什么会出现地磁极变化呢?地球磁场反复变化有什么规律吗?迄今科学家们仍然没有得出统一的结论。大部分科学家认为,当地球内部液态铁质流围绕着地核中心旋转时,如果突然发生变化,其流
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