磁体不用碰到铁钉就能把它吸过来，靠的是周围空间里的磁场。磁场看不见摸不着，但只要把一枚小磁针放进去，它就会乖乖转到某个方向。这个方向，就是我们规定的磁场方向。这个模拟把整个空间铺满小箭头，再给出一枚可以随便拖的小磁针。
实验目的
操作几分钟后，期待学生能够：
- 知道磁体周围存在磁场，磁体间的作用是通过磁场发生的；
- 说出磁体外部的磁感线从 N 极出来、回到 S 极；
- 会用小磁针判断某一点的磁场方向（静止时 N 极所指的方向）；
- 解释同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引。
一块条形磁体：磁感线从 N 极出来、绕一圈回到 S 极。
如何操作
- 画面中央是一块条形磁体，红色一端是 N 极，蓝色一端是 S 极；背景中密密麻麻的小箭头，表示各点的磁场方向。
- 把下方的小磁针拖到磁体旁边、正上方、两极的正前方，看它的红色针尖每次指向哪里。
- 用手指或鼠标拖动磁体本身，注意整幅箭头图案跟着一起“搬家”。
- 在磁体上点一下（不拖动），N、S 极互换，观察所有箭头同时反向。
- 切换到“2 块”，会出现第二块磁体。此时相对的是 N 极和 S 极，属于异名磁极。
- 点一下右边那块磁体把它翻过来，让两个 N 极面对面，看中间的箭头发生了什么变化。
- 点“复位”回到初始状态。
实验现象
典型结果如下，和学生记录的比一比：
- 磁体外部，箭头总是从 N 极出发、绕一个大弯回到 S 极，形成一圈圈闭合的曲线。
- 两极附近箭头最长最密，说明磁性最强；磁体中间的侧面几乎没有箭头，磁性最弱。
- 小磁针放到哪里，红色针尖就和该点的箭头方向一致，把小磁针沿着箭头一步步挪，走出来的路径就是一条磁感线。
- 点击磁体调换 N、S 极后，所有箭头同时掉头，磁感线形状不变、方向全反。
- 两块磁体异名磁极相对时，中间的箭头从一块的 N 极笔直连到另一块的 S 极，那一带箭头最密。
- 两块磁体同名磁极相对时，中间的箭头互相顶开、向两侧弯出去，正中间出现一小块箭头几乎消失的区域。
- 把两块磁体拉远，中间的相互影响迅速变弱，各自恢复成单独一块磁体的样子。
实验原理
磁体上磁性最强的两端叫磁极。能自由转动的磁体静止时，指向北方的那一端叫北极（N 极），指向南方的那一端叫南极（S 极）。任何磁体都同时有 N、S 两个极，把一根磁铁掰成两段，得到的是两根各有 N、S 极的小磁铁，永远得不到单独的一个磁极。
磁极之间的规律是：同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引。它们并没有直接接触，中间起作用的是磁场，磁体周围存在的一种看不见的物质。磁体之间的力，就是通过磁场传递的。
为了把磁场“画”出来，物理学引入了磁感线：在磁场中画一系列有方向的曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致。磁场方向的规定是：小磁针静止时 N 极所指的方向，就是该点的磁场方向。按这个规定画出来，磁体外部的磁感线一定是从 N 极出来、回到 S 极；磁体内部则由 S 极指向 N 极，所以磁感线是闭合的曲线。
磁感线还有两条重要性质：它们不会相交（否则交点处就会有两个磁场方向，小磁针不知道该指哪边）；越密的地方磁场越强。这就是为什么两极附近的箭头又长又密。
需要强调的是，磁感线和电场线一样，都是人为画出来的辅助线，空间中并不真的存在这些线。撒铁屑时看到的一条条纹路，是许多小铁屑被磁化后首尾相接排成的，它们把磁感线的形状显示了出来。
常见误区
- “磁感线是从磁体里真的射出来的线” —— 不是。磁感线是描述磁场的假想曲线，磁场本身是充满整个空间的。
- “磁体外部磁感线从 S 极到 N 极” —— 记反了。外部从 N 到 S，内部从 S 到 N，合起来才闭合。
- “地磁的北极就是地理北极” —— 小磁针 N 极指北，说明地球北边其实是地磁的南极（S 极），异名磁极才相吸。
- “磁铁能吸引所有金属” —— 只能吸引铁、钴、镍等少数磁性材料，铜、铝、金、银都吸不动。
- “把磁铁一分为二就能得到单独的 N 极” —— 不能，每一段都会重新出现完整的 N、S 两极。
- “磁场只在磁体表面” —— 磁场充满磁体周围的整个空间，只是离得越远越弱。
应用与延伸
- 指南针是最古老的应用：地球本身是一个巨大的磁体，小磁针在地磁场中转到南北方向。
- 冰箱贴、磁性文具盒、包扣的磁吸，都是异名磁极相吸的日常版本。
- 电动机、发电机、扬声器、磁悬浮列车，都建立在“电流周围也存在磁场”这一步之上，那是初中电与磁的下半场。
- 信用卡磁条、硬盘存储靠磁性材料记录信息，所以要远离强磁铁。
- 动手补充：在纸上撒一层薄薄的铁屑，把磁铁放在纸下轻敲纸面，铁屑会自动排出磁感线的形状，和模拟里的图案几乎一样。
哪些东西能被磁铁吸住
模拟里的小磁针和回形针都是铁磁材料。学生常以为“金属都能被吸”，用家里的物件试一遍就知道不是：
| 材料 / 物品 | 能否被吸引 | 说明 |
|---|---|---|
| 铁钉、回形针、订书钉 | 能 | 铁是最常见的磁性材料 |
| 1 元硬币（钢芯镀镍） | 能 | 芯是钢，镍本身也是磁性材料 |
| 铜导线、黄铜钥匙 | 不能 | 铜不是磁性材料 |
| 铝箔、易拉罐罐身 | 不能 | 铝不是磁性材料 |
| 不锈钢勺 | 看成分 | 含镍较多的不锈钢几乎不吸，另一些能吸 |
| 金、银首饰 | 不能 | 常被用来快速鉴别“是不是纯金” |
这张表顺便解释了磁屏蔽：把指南针放进铁盒里它就不指北了，因为铁把磁场“引”进了盒壁；换成铝盒或塑料盒则没有影响。
地磁场的几个数
小磁针指北靠的是地磁场。地球表面的磁场强度约 50 微特斯拉，比一块冰箱贴磁铁表面的磁场弱上百倍，所以小磁针一靠近磁铁就不再指北。指南针指的也不是正北：地磁极和地理极不重合，北京一带的磁偏角约为西偏 6°～7°，也就是指南针的 N 极偏向正北略西的方向。地磁场还会随时间慢慢变化，历史上地磁的南北极曾多次对调。
课堂上怎么用这个模拟
先只用一块磁体，让学生拖小磁针沿着箭头走一圈，说出“针尖指的方向就是磁场方向”。再切到两块磁体，让学生预测中间区域的箭头朝向，S 对 N 和 N 对 N 各试一次。课上有真实磁铁和铁屑的话，先看模拟再撒铁屑，学生会主动去找“那条线”。