1.磁场与磁感线
人们把物体能够吸引铁、镍、钴等金属及其合金的性质叫作磁性，把具有磁性的物体叫作磁体（磁铁）。磁体两端的磁性最强，叫作磁极。磁极之间具有相互作用力。磁体分天然磁体和人造磁体两大类。天然磁体的磁性较弱，实际应用的都是人造磁体，一般做成条形、蹄形和针形。
实验证明，磁体具有以下性质：
（1）磁体具有指向南北极的性质。指向南端的磁极叫南极，用S表示；指向北极的磁极叫北极，用N表示。
（2）同性磁极相互排斥，异性磁极相互吸引。
（3）任何磁体都必然同时具有N极和S极，无论将磁体怎样分割，磁体总保持有两个异性磁极。
互不接触的磁体之间具有相互作用力，说明磁体周围的空间中存在磁力的作用，称为磁场。作用力就是通过磁场这一特殊物质进行传递的。磁场同电场一样是具有方向的。规定在磁场中小磁针静止时北极所指的方向，就是该点的磁场方向。
在磁场中可以利用磁感线来形象地表示各点的磁场方向。所谓磁感线，就是在磁场中画出一些曲线，在这些曲线上，每一点的切线方向就是该点的磁场方向。磁感线是人们假想出来的线，图2-3-15所示为蹄形磁铁周围铁屑模拟的磁感线分布情况。
磁感线具有如下特点：
①磁感线是互不交叉的闭合曲线。在磁体外部，磁感线的方向总是从N极出发回到S极；而在磁体内部，磁感线则是由S极到N极。
②磁感线上任意一点的切线方向就是该点的磁场方向，即小磁针N极的指向。
③磁感线越密，磁场越强；磁感线越疏，磁场越弱。
均匀磁场是磁感线均匀分布且相互平行的区域；否则为非均匀磁场。
图2-3-15 铁屑模拟的磁感线分布情况
2.电流的磁场
磁体的周围存在着磁场，科学证明电流的周围也有磁场。通电直导线的磁场方向可用安培定则表示：右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁场方向，如图2-3-16所示。
如果把通电直导线弯成线圈，通电线圈也将产生磁场，而线圈中的磁场方向要用右手螺旋定则（又称安培定则）来确定。右手螺旋定则的内容是：右手握住线圈，弯曲的四指指向线圈中的电流方向，则拇指所指方向就是线圈磁场的方向，如图2-3-17所示。
图2-3-16 通电直导线的磁场
图2-3-17 通电线圈产生的磁场
3.磁场对通电导体的作用
如图2-3-18所示，在蹄形磁铁的两极中间悬挂一根直导体并使导体与磁感线方向垂直。当导体中有电流通过，导体就会运动，这说明磁场对通电导体有作用力，此力称为安培力，用F表示。实验表明，安培力F的大小为：
F＝BIL sinα。
注：F—通电导体受到的安培力，单位：牛顿，符号表示为N；(www.xing528.com)
I—导体中的电流强度，单位：安培，符号表示为A；
L—导体在磁场中的长度，单位：米，符号表示为m；
α—电流方向与磁感线的夹角。
当α＝90°时，sinα最大（sinα＝1），导体受到的安培力最大；当α＝0时，sinα最小（sinα＝0），导体受到的安培力最小，为零。
安培力F用左手定则判断。左手定则这样规定：平伸左手，拇指与其余四指垂直，让磁感线穿入掌心，四指指向电流方向，拇指所指向的方向为通电导体所受安培力的方向，如图2-3-19所示。
图2-3-18 磁场对通电导体的作用
图2-3-19 左手定则
4.电磁感应
变动的磁场能够在导体中产生电动势的现象，叫作电磁感应现象。由电磁感应产生的电动势叫作感应电动势，感应电动势产生的电流叫作感应电流。图2-3-20为直导体切割磁感线产生的感应电动势。
图2-3-20 直导体电磁感应
流过线圈本身的电流发生变化（导致磁通量发生变化），引起的电磁感应现象叫作自感。一个线圈中的电流变化（导致磁通量发生变化）引起另一个线圈产生电磁感应的现象叫作互感。
直导体中产生的感应电动势的大小为e＝BLv sinα。
注：e—感应电动势，单位：伏特，符号表示为V；
B—磁感应强度，单位：特斯拉，符号表示为T；
L—导体在磁场中的有效长度，单位：米，符号表示为m；
v—导体的运动速度，单位：米/秒，符号表示为m/s；
α—速度方向与磁场方向的夹角。
图2-3-21为线圈中磁通量变化产生的感应电动势。将一个线圈和一个灵敏电流计接成一个闭合回路，然后把一条形磁铁插入线圈。当磁铁向线圈插入时，灵敏电流计的指针偏转，说明线圈中产生了感应电动势。实验现象发现，在线圈中磁通量增加和减少的两种情况下，线圈中就会有感应电动势产生，线圈回路中感应电流的流向相反。
图2-3-21 线圈中的感应电动势
楞次定律可确定线圈中的感应电动势的方向。其内容是：感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。也就是说，当线圈中的磁通量要增加时，感应电流就要产生新的磁通量阻止它的增加；当线圈中的磁通量要减小时，感应电流就要产生新的磁通量阻止它的减小；如果线圈中的磁通量不变，则感应电流为零。
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