磁力線（Line of Magnetic Field）

磁力線（Line of Magnetic Field）
台中縣立中港高級中學物理科王尊信老師/國立彰化師範大學物理學系洪連輝教授責任編輯

法拉第是第一個提出力線(line of force)概念的人，他利用力線的觀念成功解釋超距力作用的原理：力線愈密，作用力也愈大。因此電場也可稱為電線密度，磁場也可稱為磁力線密度。
不過在大學電磁學中，磁場與磁力線密度被分開來討論。 然而力線的觀念其實還是有點複雜，因此後來的學者提出修正的看法，提出場線(field line)的觀念。場線的觀念比力線更能精確描述向量的觀念，尤其是後來發展出散度(divergence)與曲度(curl)的觀念，更有利於後續理論的推導與完備。

磁力線在磁場中代表單位磁N極所受的力，因為同性相斥與異性相吸，因此磁場的方向為由N極指向S極，在磁鐵以外的區域，磁力線必起始於N極、終止於S極；同理，在磁鐵以內的區域，磁力線由S極出發、終止於N極；內外迴路形成封閉的路徑。再因為無孤立磁單極，因此不像電力線一樣可以有輻合(convergence)或輻散(divergence)的開放直線，磁力線必定為封閉曲線。相同於電力線，基於同性相斥，不同磁力線之間有互斥的趨勢；而基於異性相吸，相同磁力線之間有縮短的趨勢。

在單一磁鐵的磁力線，兩極的磁力線最密，代表磁場最大；中間的磁力線平行於磁鐵，而且磁力線最疏，代表磁場最小。如果把兩個磁鐵NS極對調平行放置，可以在中間部分形成相近於均勻磁場，類似於平行金屬板所形成的均強電場，單位磁N極在該區域會做等加速度運動，運動軌跡也會類似於地表的自由落體等，形成直線或拋物線。 若單位磁N極在磁力線中，欲沿著磁力線運動，則有兩個條件：第一個條件是磁力線必須是直線。因為當磁力線不是直線時，單位磁N極的受力方向為磁力線的切線，所以必定無法沿磁力線運動。第二個條件為初速必須平行磁力線，因為當初速不平行磁力線，則運動方向與磁力線不同，所以也無法沿磁力線運動。

參考資料: http://en.wikipedia.org/wiki/Field_line