磁场知识总结

1磁场知识总结一、磁场1.磁场：磁极、电流和运动电荷周围存在的一种物质，对放入其中的磁体有力的作用，所有磁体之间的相互作用都是通过磁场发生的，所有磁现象都起源于电荷运动。2.磁场的方向：规定在磁场中任一点小磁针北极受力的方向，亦即小磁针静止时的北极所指的方向；磁场方向也和磁感应强度方向、磁感线在该处的切线方向一致。二、磁感线1.磁感线：为了形象的研究磁场而引入的一束假象曲线，并不客观存在，但有实验基础。2.磁感线特点：①磁感线的疏密程度能定性的反映磁场的强弱分布、磁感线上任一点的切线方向反映该点的磁场方向。②磁感线是不相交的闭合曲线。3．几种常见的磁场的磁感线[来源:学,科,网Z,X,X,K](1)常见磁体的磁场(2)电流的磁场通电直导线通电螺线管环形电流安培定则（3）匀强磁场的磁感线：三、磁感应强度1.物理意义：描述磁场的强弱和方向。22.大小：B＝FIL(通电导线垂直于磁场)。3.方向：小磁针静止时N极的指向。4.单位：特斯拉(T)。5.理解：磁感应强度是矢量。磁场中某点的磁感应强度方向是该点的磁场方向，即通过该点的磁感线的切线方向；磁感应强度的大小由磁场本身决定，与放入磁场中的电流无关。四、安培力——磁场对电流的作用力（1）安培力的大小当B、I、L两两相互垂直时，F=BIL；当B与I平行时F=0；当B与I成θ角时，则F=BILsinθ。【关键一点】①适用于任何磁场；但只有匀强磁场才能直接相乘②L应为有效长度，即图中两端点连线的长度（如图所示），相应的电流方向沿L由始端流向末端。因为任意形状的闭合线圈，其有效长度为零，所以通电以后在匀强磁场中，受到的安培力的矢量和为零。（2）安培力的方向用左手定则判定：伸开左手，使拇指与其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿过手心，并使四指指向电流方向，那么，大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受的安培力的方向，安培力的方向与B和I所决定的平面垂直。五、洛伦兹力运动电荷在磁场中受到的磁场力叫洛伦兹力。通电导线在磁场中受到的安培力是在导线中定向移动的电荷受到的洛伦兹力的合力的表现。1.大小：(1)v∥B时，洛伦兹力F＝0。(θ＝0°或180°)(2)v⊥B时，洛伦兹力F＝qvB。(θ＝90°)3(3)v＝0时，洛伦兹力F＝0。2.方向：(1)判定方法：左手定则：掌心——磁感线垂直穿入掌心；四指——指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向；拇指——指向洛伦兹力的方向。(2)方向特点：F⊥B，F⊥v，即F垂直于B和v决定的平面。六、带电粒子在匀强磁场中的运动（不计粒子的重力）1.若v∥B，带电粒子做平行于磁感线的匀速直线运动。2.若v⊥B，带电粒子在垂直于磁场方向的平面内以入射速度v做匀速圆周运动。洛伦兹力提供带电粒子做圆周运动所需的向心力，由牛顿第二定律RvmqvB2得带电粒子运动的轨道半径R=qBmv，运动的周期T=qBm2。[来源:学科网ZXXK]七、在科学实验或科学技术中的应用1.速度选择器[来源:学。科。网]正交的匀强电场与匀强磁场组成速度选择器，带电粒子必须以唯一确定的速度（包括大小、方向）进入才能匀速通过速度选择器，否则将发生偏转，这个速度的大小可由洛伦兹力和电场力的平衡求得，qvB=qE，所以BEv，在图中，速度方向必须向右。（1）这个结论与粒子带何种电荷及所带电荷的多少没有关系。（2）若速度小于这一速度，电场力将大于洛伦兹力，带电粒子向电场力方向偏转，电场力做正功，动能将增大，洛伦兹力也将增大，粒子的轨迹既不是抛物线，也不是圆，而是一条复杂的曲线；若大于这一速度，将向洛伦兹力方向偏转，电场力将做负功，动能将减小，洛伦兹力也将减小，轨迹也是一条复杂的曲线。即若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。4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.质谱仪[来源:学科网ZXXK][来源:学#科#网Z#X#X#K]（1）构造：如图所示，由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等构成。（2）原理：粒子由静止被加速电场加速，根据动能定理可得关系式qU＝12mv2。粒子在磁场中受洛伦兹力作用而偏转，做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律得关系式qvB＝mv2r。由两式可得出需要研究的物理量，如粒子轨道半径、粒子质量、比荷。r＝1B2mUq，m＝qr2B22U，qm＝2UB2r2.（3）作用：主要用于测量粒子的质量、比荷、研究同位素。3.磁流体发电机由燃烧室燃烧电离成的正、负离子（等离子体）以高速喷入偏转磁场中，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。（1）磁流体发电是一项新兴技术，它可以把内能直接转化为电能。（2）根据左手定则，如图8中的B是发电机正极。（3）磁流体发电机两极板间的距离为L，等离子体速度为v，磁场的磁感应强度为B，则由qE＝qUL＝qvB得两极板间能达到的最大电势差U＝BLv。4.电磁流量计电磁流量计工作原理：如图所示，圆形导管直径为d，用非磁性材料制成，导电液体在管中向左流动，导电液体中的自由电荷(正、负离子)，在洛伦兹力的作用下横向偏转，a、b间出现电势差，形成电场，当自由电荷所受的电场力和洛伦兹力平衡时，a、b间的电势差就保持稳定，即：qvB＝qE＝qUd，所以v＝UBd，因此液体流量Q＝Sv＝πd24·UBd＝πdU4B。5.霍尔效应:5在匀强磁场中放置一个矩形截面的载流导体,当磁场方向与电流方向垂直时,导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现了电势差,这个现象称为霍尔效应。所产生的电势差称为霍尔电势差,其原理如图所示。错误!未找到引用源。q＝qvB所以U＝vBd6.回旋加速器（1）构造：如图所示，D1、D2是半圆形金属盒，D形盒的缝隙处接交流电源，D形盒处于匀强磁场中。（2）原理：交流电的周期和粒子做圆周运动的周期相等，粒子在圆周运动的过程中一次一次地经过D形盒缝隙，两盒间的电势差一次一次地反向，粒子就会被一次一次地加速。由qvB＝mv2r，得Ekm＝q2B2r22m，可见粒子获得的最大动能由磁感应强度B和D形盒半径r决定，与加速电压无关。（3）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。（4）关于回旋加速器的几个问题：（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等于带电粒子做匀速圆周运动的频率：f=错误!未找到引用源。=错误!未找到引用源。（3）最后使粒子得到的能量，Ekm＝q2B2r22m，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。