一、通電導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場方向

1.磁場與磁力線

通電導(dǎo)線能夠吸引小磁針偏轉(zhuǎn)，說明運動電荷周圍存在一種特殊物質(zhì)，稱之為磁場。磁場有兩個特征：①對磁鐵、運動電荷和通電導(dǎo)體有作用力；②具有能量，能對移動的通電導(dǎo)體做功。

小磁針在空間各點N極所指的方向用平滑的曲線連接起來，可以得到一系列曲線，這些曲線稱做磁感應(yīng)線或磁感線。

2.磁場方向的判斷

（1）通電直導(dǎo)線周圍的磁場方向

通電直導(dǎo)線周圍的磁感線是以導(dǎo)線為圓心的一系列同心圓，越靠近導(dǎo)線，磁場越強，磁感線越密。磁場方向用右手定則判斷，如圖所示。

直導(dǎo)體右手定則

（2）通電線框框內(nèi)的磁場方向

通電單匝線框在框內(nèi)和框外都存在磁場，框內(nèi)的磁場方向與框外的磁場方向相反。判斷框內(nèi)的磁場方向時用右手，如圖所示。

線框右手定則

（3）通電螺線管的磁場方向

判斷螺線管的N極用右手，如圖所示，四指彎曲的方向為螺線管導(dǎo)線的電流方向，拇指所指的一端為螺線管的N極。

螺線管右手定則

二、通電導(dǎo)線在磁場中受到的作用力

通電導(dǎo)線在磁場中受到作用力的方向可用左手定則判斷；伸開左手，使拇指與其余四指垂直，并且拇指和四指在同一平面內(nèi)。讓磁感線垂直從手心穿過，四指所指的方向為導(dǎo)線中的電流方向，拇指所指的方向為通電導(dǎo)線受到磁場作用力的方向，如圖所示。

左手定則

當(dāng)導(dǎo)線中的電流方向與磁場方向垂直時，導(dǎo)線受到的作用力的大小為：

導(dǎo)線在磁場中受到的作用力

當(dāng)通電導(dǎo)線中的電流方向與磁感線的夾角為θ時，導(dǎo)線受到作用力的大小為：

導(dǎo)線在磁場中受到的作用力

通電導(dǎo)體在磁場中的合力方向

三、描述磁場的物理量

1.磁感應(yīng)強度

在磁場中的某一點，垂直于磁場方向的通電直導(dǎo)線所受到的作用力F與通電導(dǎo)線的長度L和電流I乘積的比值，稱做這一點的磁感應(yīng)強度。

磁感應(yīng)強度用符號B表示，則

磁感應(yīng)強度計算公式

2.磁通

把與平面垂直并離開平面的直線稱做該平面的法線，如圖所示。

穿過閉合線圈的磁通

在勻強磁場中，垂直于磁場方向的平面的面積S與磁感應(yīng)強度B的乘積，稱做穿過這個平面的磁通。磁通用符號Φ表示，則

磁通

如果平面的法線與磁感線的夾角為θ時，穿過該平面的磁通為：

磁通

四、電磁感應(yīng)定律

1.電磁感應(yīng)現(xiàn)象

如圖所示，當(dāng)導(dǎo)線在磁場中切割磁感線或穿過線圈中的磁通發(fā)生變化時產(chǎn)生感應(yīng)電動勢；當(dāng)感應(yīng)電動勢與電路連接而形成閉合回路時，電路中就有電流，這種現(xiàn)象稱做電磁感應(yīng)。由電磁感應(yīng)形成的電流稱做感應(yīng)電流。

產(chǎn)生電磁感應(yīng)的幾種情況

2.感應(yīng)電動勢的大小

感應(yīng)電動勢的大小與線圈的匝數(shù)成正比，與穿過線圈磁通的變化率成正比，這就是法拉第電磁感應(yīng)定律。

感應(yīng)電動勢用符號e表示，線圈的匝數(shù)用符號N表示，穿過線圈磁通的變化率用符號ΔΦΔt表示，則感應(yīng)電動勢的大小為：

感應(yīng)電動勢

通常約定以引起感應(yīng)電動勢的磁通Φ原的方向為參考方向，感應(yīng)電動勢e的方向與Φ原的方向遵循右手螺旋定則，如圖所示。

右手定則

用拇指所指的方向表示引起感應(yīng)電動勢的磁通Φ原的方向，四指彎曲的方向表示感應(yīng)電動勢e的參考方向，這就是右手螺旋定則。

3.感應(yīng)電動勢的方向

（1）導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢方向

導(dǎo)體切割磁感線時，感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的方向用右手定則判斷，如圖所示。

右手定則

（2）用楞次定律判斷感應(yīng)電動勢的方向

感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場，總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁場的變化，這就是楞次定律。

用楞次定律判斷感應(yīng)電動勢的方法和步驟如下：

先確定引起感應(yīng)電流的磁場方向和強弱怎樣變化；根據(jù)楞次定律，確定感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向；用右手定則判斷感應(yīng)電流的方向；根據(jù)在導(dǎo)體或線圈中感應(yīng)電流是由負極流向正極的原則確定感應(yīng)電動勢的方向當(dāng)線圈L1與電源連接并將開關(guān)S閉合時，線圈L1的磁場方向如圖（b）所示，該磁場也穿過線圈L2。當(dāng)滑動電阻RP的滑動觸頭D向左滑動時，線圈L1中的電流增大，故引起感應(yīng)電流的磁場增強。

根據(jù)楞次定律，當(dāng)引起感應(yīng)電流的磁場增強時，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向與引起感應(yīng)電流的磁場方向相反。故感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向，如圖(c)中的虛線所示。

用右手定則判斷線圈L2中的感應(yīng)電流的方向，如圖（d）所示，它由線圈L2中的P端流向Q端。

根據(jù)在線圈中，感應(yīng)電流由感應(yīng)電動勢的負極流向正極，判斷線圈L2中感應(yīng)電動勢的方向由P指向Q，即P為負極，Q為正極。

判斷感應(yīng)電動勢方向

五、總結(jié)

雖然磁場這些可能在有些電路設(shè)計中沒有太大作用，但是在PCB設(shè)計當(dāng)中的EMI和EMC就有很大幫助，還有就是無線充電的電路中這些內(nèi)容就有很多用處。多了解一點，做設(shè)計就更加好一點，學(xué)無止境。