第三章磁场复习

磁场复习1、磁体能够吸引铁、钴、镍等铁质物质。磁体上磁性最强的区域叫做磁极，每个磁体都有两个磁极N极和S极。N极：能够自由转动的磁体悬吊静止时，指北的磁极叫N极。S极：能够自由转动的磁体悬吊静止时，指南的磁极叫S极。同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。2、磁场（1）存在：磁场是存在于磁体或通电导线周围空间的一种物质。（2）性质：对放入其中的磁体或电流有力的作用。（3）磁场的方向：小磁针北极的受力方向小磁针静止时北极所指的方向磁感线的切线方向（4）磁感应强度（B矢量）：磁感应强度是描述磁场性质（强弱,方向）的物理量。大小：ILFB（电流的方向必须与磁感线方向垂直）方向：就是磁场的方向单位：特斯拉，简称特；符号：T。mANT11磁感强度是由磁场本身决定的，与电流无关，当电流方向与磁感线方向平行时，受力为零，但磁感应强度不为零。（5）磁感线：为了形象的描述磁场而人为的在磁场中画磁感线。磁感线的性质：1、磁感线上每一点的切线都与该点的磁场方向一致。2、在磁体的外部，磁感线从N极到S极在磁体的内部，磁感线从S极到N极（磁感线是闭合的）3、磁感线不能相交。4、磁感线密的地方磁场强，疏的地方磁场弱。（6）磁通量：（，标量）意义：垂直穿过某平面的磁感线的条数。大小：BS（S是平面与磁感线垂直的投影面面积）单位：韦伯，简称韦；符号Wb。2m1T1Wb磁通量是标量，没有方向，但有正负。从某一面穿入为正则从该面穿出为负。由SB，磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量，所以B也叫磁通密度。3、地磁场（1）地球是一个巨大的磁体，地球周围空间存在着地磁场。（正是因为有地磁场，小磁针才能指明南北方向，即是指南针，N极指北，S极指南）（2）地磁的南极在地理北极附近，地磁北极在地理南极附近。（存在磁偏角，沈括首个描述）（3）地球上的地磁场方向：南极正上方——竖直向上；北极正上方——竖直向下赤道正上方——水平向北；北半球——北下方；南半球——北上方4、电流的磁效应：电流能产生磁场。（1）奥斯特发现了电流磁效应，首次揭示了电和磁之间的联系。（2）电流磁场的方向（用安培定则判断[用右手．．．]）直线电流：拇指指向电流方向，弯曲四指就是磁感线的环绕方向环形电流：弯曲四指与电流方向一致，拇指指向就是环形中心处磁感线方向通电螺线管：弯曲四指与电流方向一致，拇指指向就是管内磁感线的方向5、安培力——磁场对通过电导线的作用力（1）大小：sinBILF（为B的方向与导线方向夹角，L为有效长度）当导线方向和磁感应强度方向垂直时，安培力最大，为BILF当导线方向和磁感应强度方向平行时，安培力最小，为0F（2）方向：由左手．．定则判断（磁感线垂直穿过掌心，四指指向电流方向，拇指所指方向就是安培力的方向）F一定垂直于B和导线所确定的平面，即FB，IF，但B和I可以不垂直。（3）应用：①磁电式电流表②电动机就是应用了通电线圈在磁场中受安培力作用而转动的原理，应用于：电风扇、电动剃须刀、录音机、录像机、计算机、电动玩具、电力机车等。（4）在实际问题中，要把立体图转化为平面图，便于分析。6、洛伦兹力——磁场对运动电荷的作用力（1）大小：sinqvBF（为v和B的夹角）由于高中阶段研究的都是Bv，所以直接用qvBF（2）方向：用左手定则判断（磁感线垂直穿过掌心，四指与正电荷的运动方向相同[与负电荷的运动方向相反]，拇指所指方向就是洛伦兹力的方向）7、带电粒子在匀强磁场中的运动（1）洛伦兹力特点：vF，不改变带电粒子速度的大小，只改变速度的方向。洛伦兹力不做功。（2）带电粒子垂直射入匀强磁场时，在匀强磁场中做匀速圆周运动。洛伦兹力提供向心力。rvmqvB2，vrT2可以推出：qBmTqBmvr2可见，相同粒子运动的轨道半径与速度大小和磁场强弱都有关，而运动周期与运动速度无关，只与磁场强弱有关。（3）解题方法①不涉及运动时间：步骤画轨迹找圆心找半径（由几何关系写出半径表达式）根据rvmqvB2求出所要求的量找圆心常用方法：⑴两速度方向垂线的交点就是圆心；⑵一速度方向垂线与圆周上任一弦的中垂线的交点就是圆心。②涉及运动时间：步骤同上得出半径找圆心角的大小（用到圆的知识，化为弧度）由rvmqvB2，vrT2求出周期T运动时间Tt2确定圆心角大小常用方法：⑴射出磁场时的速度方向与射入时的速度方向的夹角（偏向角）等于圆心角。⑵某段弧对应的圆心角等于这段弧的弦切角的二倍。8、带电粒子在复合场中的运动一、带电粒子在复合场中运动的基本分析1.当带电粒子在复合场中所受的合外力为0时，粒子将做匀速直线运动或静止．2.当带电粒子所受的合外力与运动方向在同一条直线上时，将做变速直线运动．3.当带电粒子所受的合外力充当向心力时，粒子将做匀速圆周运动．4.当带电粒子所受的合外力的大小、方向均是不断变化的时，粒子将做变加速运动，这类问题一般只能用能量关系处理．二、重力考虑与否分三种情况．（1)对于微观粒子，如电子、质子、离子等一般不做特殊交待就可以不计其重力，因为其重力一般情况下与电场力或磁场力相比太小，可以忽略；而对于一些实际物体，如带电小球、液滴、金属块等不做特殊交待时就应当考虑其重力．（2)在题目中有明确交待的是否要考虑重力的，这种情况比较正规，也比较简单．（3)对未知名的带电粒子其重力是否忽略又没有明确时，可采用假设法判断，假设重力计或者不计，结合题给条件得出的结论若与题意相符则假设正确，否则假设错误．三、复合场中的特殊物理模型1．粒子速度选择器如图所示，粒子经加速电场后得到一定的速度v0，进入相垂直的电场和磁场，受到的电场力与洛伦兹力方向相反，若使粒子沿直线从右边孔中出去，则有qv0B＝qE,v0=E/B，若v=v0=E/B，粒子做直线运动，与粒子电量、电性、质量无关若v＜E/B，电场力大，粒子向电场力方向偏，电场力做正功，动能增加．若v＞E/B，洛伦兹力大，粒子向磁场力方向偏，电场力做负功，动能减少．2.磁流体发电机如图所示，电离成的正、负离子（等离子体）以高速。喷入偏转磁场B中．在洛伦兹力作用下，正、负离子分别向上、下极板偏转、积累，从而在板间形成一个向下的电场．两板间形成一定的电势差．当qvB=qU/d时电势差稳定U＝dvB，这就相当于一个可以对外供电的电源．3.电磁流量计．电磁流量计原理可解释为：如图所示，一圆形导管直径为d，用非磁性材料制成，其中有可以导电的液体向左流动．导电液体中的自由电荷（正负离子）在洛伦兹力作用下纵向偏转，a,b间出现电势差．当自由电荷所受电场力和洛伦兹力平衡时，a、b间的电势差就保持稳定．由Bqv=Eq=Uq/d，可得v=U/Bd.流量Q=Sv=πUd/4B4.质谱仪如图所示组成：离子源O，加速场U，速度选择器（E,B），偏转场B2，胶片．原理：加速场中221mvqU选择器中:1BEv偏转场中:d＝2r，rvmqvB22比荷:122qEmBBd质量122BBdqmE作用：主要用于测量粒子的质量、比荷、研究同位素．5.回旋加速器如图所示组成：两个D形盒，大型电磁铁，高频振荡交变电压，两缝间可形成电压U作用：电场用来对粒子(质子、氛核,a粒子等)加速，磁场用来使粒子回旋从而能反复加速．高能粒子是研究微观物理的重要手段．要求：粒子在磁场中做圆周运动的周期等于交变电源的变化周期．(1)D形盒作用：静电屏蔽，使带电粒子在圆周运动过程中只处在磁场中而不受电场的干扰，以保证粒子做匀速圆周运动。(2)所加交变电压的频率f=带电粒子做匀速圆周运动的频率:12qBfTm(3)最后使粒子得到的能量，2222122KqBREmvm，在粒子电量、质量m和磁感应强度B一定的情况下，回旋加速器的半径R越大，粒子的能量就越大．