两千多年前，我国劳动人民发现有一种特殊的“石头”，它能够吸引铁质的物体，这就是天然磁铁。随后，战国时期又利用它制成了能够指引方向的“司南”，如图3-11所示。而在工厂中，拖动各种设备运转的电动机将电能转换成机械能输出，如图3-12所示为电动机。这一切都与磁有着密切的关系。

图3-11 司南                  图3-12 电动机

电和磁密不可分，在电机、变压器、电磁测量仪表、继电器及其他电磁元器件中，既包括电路，同时还涉及磁路，只有同时掌握了磁路的基本知识以及电与磁之间的关系，才能对上述各种元器件做全面分析。本任务是后续专业知识的基础。

物体具有吸引铁、钴、镍等物质的性质叫磁性。具有磁性的物体称为磁体。根据磁性的来源不同，磁体可以分为天然磁体和人造磁体，如图3-13所示。

图3-13 常见的磁体

磁体两端磁性最强的区域叫作磁极。可以在水平面内自由转动的磁针，静止后总是一个磁极指南，另一个指北。指北的一端称为北极，用字母N来表示；指南的一端称为南极，用字母S来表示。任何磁体都具有两个磁极，而且无论把磁体怎样分割，总会保持有两个异性磁极，如图3-14所示。

图3-14 磁极成对出现

与电荷间的相互作用力相似，当两个磁极靠近时，它们之间也会产生相互作用的力：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。

通过实验，我们可以发现，铁屑静止后有规则地排列起来，说明在磁铁周围的空间中存在着一种特殊的物质，称为磁场。蹄形磁铁的磁场如图3-15所示。磁极之间的相互作用力就是通过磁场传递的，这就是为何两个磁极互不接触却能够受到对方的作用力的原因。

图3-15 用铁屑模拟磁场分布

仔细观察蹄形磁铁周围空间磁场的分布，可以发现：轻敲玻璃板时，铁屑逐步靠拢，聚集成曲线分布在两磁极周围，将这些曲线在纸上描绘出来，如图3-16所示，就是磁感线。磁感线也叫“磁力线”。

图3-16 蹄型磁铁的磁感线

它具有以下性质：

(1)磁感线是互不相交的闭合曲线，在磁体外部由N极指向S极，在磁体内部由S极指向N极。

(2)磁感线的疏密程度反映了磁场的强弱，空间某处磁感线越密集表示该处磁场越强，磁感线越稀疏表示该处磁场越弱。

(3)磁感线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向，即在该点放上小磁针后，磁针N极所指的方向。

如果在磁场的某一区域内，磁感线的方向相同、分布均匀、彼此平行，这一区域称为匀强磁场(或均匀磁场)。相互靠近的两个异性磁极之间的磁场，除边缘部分外，可以近似为匀强磁场，如图3-17所示。

图3-17 匀强磁场

磁铁并不是磁场的唯一来源，通电的导体周围也存在磁场，这种现象称为电流的磁效应。电流的磁效应也体现了“电能够生磁”。

(1)磁场的强弱：电流产生磁场的强弱与通电导体中电流的大小有关，电流越大，磁场越强；电流产生磁场的强弱还与距离导体的远近有关，离导体越近，磁场越强。

(2)磁场的方向：通电导体磁场的方向可用安培定则来判断。

①通电直导体周围的磁场。

通电直导线周围的磁场位于与该导体垂直的平面上，其形状是一个个环绕导体的同心圆，如图3-18(a)所示。

(a)示例                                                     (b)安培定则                                      (C)表示方法

 图3-18通电直导体周围的磁场

安培定则：右手握住通电直导线，大拇指指向与电流方向一致，四指环绕方向就是该电流产生的磁场方向，如图3-18(b)所示。

为了表示方便，规定电流若垂直流人纸面，记为“X”，仿佛射箭时箭尾离我们远去；规定电流若垂直流出纸面，记为“?”仿佛箭头朝我们射来。因此，直导线产生的磁场也可以如图3-18(c)所示那样。

②通电螺线管周围的磁场。

通电螺线管产生的磁场类似于条形磁铁，一端是N极，另一端是S极，其产生的磁场方向可以用安培定则判断。如图3-19所示为通电螺线管周围的磁场及安培定则。右手握住螺线管，弯曲的四指指向与电流方向一致，大拇指的指向就是该螺线管的N极。

图3-19通电螺线管周围的磁场及安培定则