师：上课，起立。
生：老师好。
师：好，请坐。上节课我们通过小磁针和铁屑，已经研究了磁场的模样。今天这节课，我们将继续探索磁场更多的奥秘。首先，我们来看一个实验。这里准备了一个条形磁体和一个天然磁石，老师已经准备好了道具。如果这两个物体同时靠近铁制的大头针，会发生什么样的现象呢？大家看，将天然磁石放入大头针中，大头针被吸引起来了。再把这个条形磁体放入其中，也被吸引起来了。这个现象能说明什么？哪位同学来说一下，张开。
生：它能够吸引大头针，代表它有磁性，能让大头针被吸引过来。
师：请坐。从这个现象我们能够感觉到，条形磁体吸引的大头针更多一些，说明条形磁体的磁性更强。或者按照我们上节课所讲的，它的磁场更强。也就是说，磁场有强弱之分。我们通过吸引大头针的数目，大致判断了谁强谁弱。但如何定量表示呢？我们之前对于场的强弱，有没有定量计算的经验呢？在电场中，这里有一个不规则、未知电量的带电体。如果我想确定它附近a点场的强弱，该怎么做呢？来，张弛。
生：放一个试探电荷，然后用定义式e=f/q求。
师：好，请坐。在之前我们所学的，在这个位置放一个正的试探电荷，其所受到的力f，用f比上它的电荷量q得到e，这个e我们称之为电场强度，用电场强度来描述电场强弱。那类比电场，磁场同样是场。如果我想分析磁场周围b点的强弱，该怎么做呢？按照电场的特征，我们是不是也可以找一个试探物质？请大家类比电场，相互讨论一下，这个试探物体应该具有什么样的特点。好，讨论一下。
师：好，可以了。来，孙晨旭。
生：我觉得这个物体应该尽量小一点，磁铁对它的吸引力影响要小一点，也就是它的质量要小。
师：好，请坐，非常好。还有没有需要补充的？我们一起总结一下，与电场中的试探电荷相类似，这边的试探物体，首先放入场中得能受力，而它所受到的力，放入其中又不能影响原磁场，并且体积要小，才能分析某一点的强弱关系。所以总结起来就是小而弱。那在你们心目中，哪一个可以用来试探这个点的磁场强弱呢？
生：小磁针。
师：老师这里准备了一个小磁针，用这个小磁针能否分析这个点的强弱呢？它是否满足试探物体的特征？
生：不满足。
师：那应该怎么做？
生：缩小一点。
师：缩小一点够不够？
生：不够。
师：那我们把它放这里够不够？我要分析这个点，感觉很疑惑。我们分析某一个点要尽可能的小，那这个小值就应该足够小，是不是变成一个点的大小放入其中，这样就满足了，非常小而且很弱，对原磁场是不是没有影响？那请问一下它是否符合试探物体的要求？首先受不受力？
生：受。
师：但根据同性磁极相互排斥，异性磁极相互吸引，我们对它分析一下受力，同性相斥有一个f，异性相吸有一个f^'，如果这个小磁针足够小，f跟f^'应该是什么关系？
生：相等。
师：请问它的合力为0，是否满足试探物体要求？
生：不满足。
师：那这时候放在任意位置是不是受力都是0？找不到力。那能否将它切一半，只留N极？为什么？
生：没有单极，在现有的物理学中，没有磁单极一说。
师：所以小磁针不能作为试探物体。那还有什么物体可以当做试探物体呢？老师这里准备了一个神奇的金属棍，它是由铜制成的。现在我们把这个金属棍放置在光滑的金属导轨上，接下来将磁体放在其上，让N极正对着它，此时磁场的方向应该为竖直向下，有观察到现象吗？
生：没有。
师：那接下来在旁边接入一个电源，此时电源、金属导轨和金属棒形成闭合回路。如果打开开关，此时是不是就出现电流了？来，观察，再按照刚才的步骤，将磁体正放其上，打开电源，注意观察。好，请这位同学说一下你看到了什么现象？
生：看到一股神奇的力驱赶，然后铜棒到了另一个地方。
师：说明了什么？
生：说明此时磁体对这个铜棒是有力的作用。
师：好，请坐。那如果再加一个问题，铜棒一开始是没有力的，后来为什么有力？
生：电流。
师：说明必须要通电之后才有力的作用。那我们来看一下，此时此刻磁场的方向竖直向下，所受到的力大概是什么方向？我们看到它的运动方向，所以它的力水平向左。这里面，我们把这个力称之为横向作用，这是在奥斯特实验之后，第二个证明了磁场横向作用的实验。那现在我们已经找到了力的方向与磁场方向垂直，它是不是能作为试探物体呢？接下来我们在实验中把一根长直导线，比如这根长直导线放入磁体周围，那现在是不是要把它开关闭合，有电流产生才有力的作用。请问这时候，这根长直导线是否可以用来试探b点的强弱？
生：不可能。
师：为什么？
生：因为它不符合试探物体的需要，还有可能会对这个磁场产生影响。
师：那我应该如何操作？
生：给它剪短一点。
师：好，老师这里准备了一个剪刀，将导线剪短，这个长度够不够？
生：不够。
师：再剪短，够不够？
生：不够。
师：再剪短，差不多了吧？
生：差不多了。
师：好，请坐，非常好。通过不断剪短，一直剪短到某个点的大小，物理学中，我们把这一段导线通上电流之后，把它称之为电流元，用通过的电流大小和它现在长度乘积来表示，即IL。现在老师已经剪短到极短的一根导线，把它放在这个位置，符不符合要求？还缺什么？
生：电流。
师：对，还得让它通电。但是要让它通电的话，必须用导线干什么？
生：连接。
师：我们这时候通过导线来进行连接，上面连接，下面连接，发现什么？来，李晟翰。
生：如果再接导线的话，应该跟之前没接导线还是有相同的作用力和现象，导线又变长了。
师：好，请坐。也就是说，我们刚才剪短是不是就白操作了？那就说明剪短这个方法行不通。那现在这个方法行不通，还有没有其他的方案，可以达到相类似的效果？你说一下。
生：可以让磁场变大，然后让它在这一点的受力是一样的。
师：好，请坐。我们顺着这一位同学的思路想一想，这根长导线属于真实的长导线，真实的长导线长度不可忽略，而磁场强弱不均，也就是说，这根导线的受力能否描述一个点？应该描述的是一个区域，这个区域的强弱不同，不能描述一个点。按照刚才的特征，磁场放大，那是不是可以让磁场的每一个位置都一样，这样的话，区域的受力和某一个点的受力是不是就按等值比例来，所以就可以来进行分析了。这个方案非常好。那想请问这样的场叫什么场？
生：匀强磁场。
师：匀强磁场在哪可以找到？
生：我们在初中所学习的蹄形磁铁，N、S两极靠得极近，内部可以看成匀强磁场。
师：按照这样逻辑的话，我们是不是可以找到一个N、S极靠得极近的，那中心是不是就是匀强磁场？接下来把通电直导线放入其中，它是不是就受力了？嗯，那现在的任务是不是得把力给测出来？那该怎么测量呢？现在大家把目光回到桌面上，给大家准备了几个仪器。第一个，N、S极靠得极近相对而产生的匀强磁场；第二个，不同长度的串联多匝线圈，串联通过电流以后，各处电流应该都是相同的；第三个，是我们可能在超市能够见到的电子台秤，功能为去皮；第四个，学生电源，这个大家应该比较熟悉，接入电路以后，接回开关另一侧，用电压调节，可以调节整个线路中电流大小。请用以上4个器材来组建一个实验，设计一个方案，测量磁场力。大家现在简单操作一下，然后统一下方案。