15．磁场中的几个问题

丫丫在学习磁场时，有一些困惑，通过博客纸条给我提出了三个问题。在此进行解答，作为本次的教学记事。

    1）一道选择题的答案

在北京将一根质量分布均匀的条形磁铁用一根线悬挂起来，使它平衡并成水平状态，悬线系住磁铁的位置应在（ ）

A.磁铁的重心处                 B.磁铁的某一极处

C.磁铁重心的北侧               D.磁铁重心的南侧

丫丫认为答案应是A，因为在北京磁铁平衡并成水平状态时，受的磁力应是平衡的。但答案是C，似乎把北京看成了一个弱的磁铁S极。地磁到底应该怎么考虑？球形磁铁的N、S极在哪？其表面的磁感线分布是什么样的？

解答：地球磁场的分布情况如下，地理的北极，大体就是地磁场的南极；地理的南极，大体就是地磁场的北极。说“大体”，是因为两者之间有一个小的偏角。其空间磁场分布情况如下图所示。

地磁场的分布情况

一个质量均匀分布的条形磁铁，和地磁场相比，可以看成是一个小磁针。小磁针在磁场中自由平衡的时候，是沿着磁感线、并且N级指向磁场方向的。北京处于北半球，他所在位置地面上方的磁感线方向是斜向下的，因此，如果将悬线系在条形磁铁的重心位置，磁铁因受到磁场力的作用，将发生旋转，转到和磁感线平行，呈斜下方的方向时达到平衡，如图所示。为了使磁铁能够水平平衡，就要将悬点位置移到重心的北侧，利用杠杆平衡的原理，让重力产生一个顺时针方向的转动效果，来抵消磁场力F产生的逆时针转动效果。

图2

2）铁片阻隔磁铁时，什么情况下铁片被磁化表现出极性？什么情况下磁铁被屏蔽表现不出磁性？

解答：将一枚铁钉悬挂在一根细线下，并把它放在一个强磁铁的旁边，使铁钉能够被磁铁吸引但又不与磁铁接触。然后将不同材料的薄板（纸板、木板、玻璃、塑料、铝板、铜板、铅板……等等）放在铁钉和磁铁之间。我们会发现，大多数情况下，钉子会停留在图示位置，不受这些板的影响。但当放置一个铁板在其之间时，情况发生了变化，磁铁将不再吸引钉子，钉子将由图示位置摆回到竖直悬挂的地方。

图3                             图4

磁铁吸引小铁钉，是因为铁钉被磁化的缘故。那么，铁板在这里是不是不被磁化，将强磁铁给屏蔽了呢？不是的，恰恰相反，铁板仍然被磁化，并且就是因为这种磁化作用，改变了原来的磁场的分布情况，使得磁感线不再穿过铁板，在同一侧就返回去了。由于铁板的另一面没有了磁场，所以铁钉不再被磁化，返回到了竖直位置。

上面右侧的图，给出了铁板被磁化之后空间磁感线的分布情况，从中可以比较清楚地看出，靠近强磁铁N极的铁板，由于磁化形成了S极，在这个S极外围较远处又形成了N极，从而使得磁感线在铁板的一侧形成了回路。

3．磁感线和力有什么关系？是不是接受磁感线就受力？

解答：磁感线是为了形象地描述磁场的分布情况而引入的一系列假象的曲线，它本身是不存在的，是为了便于我们直观认识磁场而创造的，始创人是法拉第。

磁感线的疏密能够反映磁场的强弱。在磁感线比较密的地方，磁场比较强，一个小磁针放在这里，受到的力就比较大。条形磁铁的南、北两极就是一个最典型的事例。磁感线上某点的方向，就是小磁针的N极在这一点的受力方向，也是小磁针在该点静止时的指向。

有磁感线的地方，就意味着有磁场，也就可以用磁感线来描述这个磁场。对于小磁针来说，它的受力大小和方向都可以根据上述所说磁感线的疏密、方向来判断。如果是将一个通电直导线放在磁场中，情况就不相同，磁场力的方向始终垂直于由磁场方向和电流方向所确定的平面，如果磁场方向和电流方向平行，则不受力。

问题中“接受磁感线”这样的说法不妥，因为磁体之间的作用是相互的，没有主动、被动之分。