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1、磁场专题复习磁场专题复习1一、基本概念一、基本概念1 1、磁场：磁体和电流（奥斯特）周围有磁场、磁场：磁体和电流（奥斯特）周围有磁场2 2、磁场的基本性质：对放入其中的磁体或通、磁场的基本性质：对放入其中的磁体或通电导体会产生磁力作用。电导体会产生磁力作用。3 3、磁感线的特性、磁感线的特性（1 1）假想线）假想线（2 2）磁体）磁体外部从外部从NN到到S S，内部从，内部从S S到到NN，形成，形成闭合曲线闭合曲线（3 3）疏密描述强弱，切线描述方向）疏密描述强弱，切线描述方向4 4、典型磁场、典型磁场23地磁场地磁场地球表面：磁场地球表面：磁场方向从南向北方向从南向北南半球：斜向上南半球：
2、斜向上北半球：斜向下北半球：斜向下45 5、磁感应强度、磁感应强度B B定义式：定义式：B=F/B=F/I IL L B B的大小与的大小与F F、I I、L L的大小无关的大小无关单位：单位：1T=1N/A m1T=1N/A m方向：方向：与小磁针与小磁针NN极受力方向一致极受力方向一致6 6、磁通量、磁通量公式：公式：=BS sin 为平面跟磁场方向夹角为平面跟磁场方向夹角单位：单位：1Wb1Wb1T1m1T1m2 2意义意义:垂直于磁场方向的垂直于磁场方向的1m1m2 2面积中，磁感线的条数面积中，磁感线的条数跟那里的磁感应强度的数值相同跟那里的磁感应强度的数值相同.磁通密度磁通密度:B
3、=/S:B=/S，磁感应强度又叫做磁通密度，磁感应强度又叫做磁通密度 1T=1 Wb/m 1T=1 Wb/m2 2=1N/A=1N/A mm磁通量是标量磁通量是标量,但是但是有正负有正负.如果将从平面某一侧穿入如果将从平面某一侧穿入的磁通量为正的磁通量为正,则从平面反一侧穿入的磁通量为负则从平面反一侧穿入的磁通量为负.57 7、安培分子电流假说、安培分子电流假说1 1、内容：在原子、分子等物质微粒内部，存在着、内容：在原子、分子等物质微粒内部，存在着一种环形电流一种环形电流分子电流，分子电流使每个物分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两侧相当于两个质微粒都成为微小的磁体，它的
4、两侧相当于两个磁极，这就是分子电流假说。磁极，这就是分子电流假说。2 2、用安培分子电流假说解释现象、用安培分子电流假说解释现象（1 1）为什么有些物质有磁性、有些物质没有磁性？）为什么有些物质有磁性、有些物质没有磁性？（2 2）为什么有些本来没有磁性的物质有的可以被）为什么有些本来没有磁性的物质有的可以被磁化？本来有磁性的物质在高温或者受到猛烈撞击磁化？本来有磁性的物质在高温或者受到猛烈撞击时会失去磁性？时会失去磁性？6例例1 1、下列说法正确的是：、下列说法正确的是：()()A A、电荷在某处不受电场力作用，则该处电场、电荷在某处不受电场力作用，则该处电场强度一定为零强度一定为零 B B、
5、一小段通电导线在某处不受磁场力作用，、一小段通电导线在某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度一定为零；则该处磁感应强度一定为零；C C、表征电场中某点的强度，是把一个检验电荷、表征电场中某点的强度，是把一个检验电荷放到该点时受到的电场力与检验电荷本身电放到该点时受到的电场力与检验电荷本身电量的比值；量的比值；D D、表征磁场中某点强弱，是把一小段通电导线、表征磁场中某点强弱，是把一小段通电导线放在该点时受到的磁场力与该小段导线的长放在该点时受到的磁场力与该小段导线的长度和电流的乘积的比值。度和电流的乘积的比值。A CA C7例例2 2、如图所示，矩形线框如图所示，矩形线框abcdabcd，处于磁
6、感应强为，处于磁感应强为B=0.2TB=0.2T的匀强磁场中，线框面积为的匀强磁场中，线框面积为S=0.3mS=0.3m2 2，线框从图示位置转过线框从图示位置转过6060，线框中磁通量变化量，线框中磁通量变化量为为 ，线框在后来位置时磁通密度为，线框在后来位置时磁通密度为 。解析：线框在图示位置时、磁通量解析：线框在图示位置时、磁通量 1 1=BS=0.20.3=0.06Wb=BS=0.20.3=0.06Wb，当线框转过当线框转过6060时，此时磁量时，此时磁量 2 2=BScos 60=0.03Wb,=BScos 60=0.03Wb,所以所以=1 1 2 2=0.03Wb0.03Wb。线框
7、处于匀强磁场中，各处的磁感线框处于匀强磁场中，各处的磁感 强度的大小、方向均相同，所以强度的大小、方向均相同，所以 磁通密度磁通密度 B=0.2wb/mB=0.2wb/m2 2 cabdBOO81.1.安培力方向的判定安培力方向的判定（1 1）用左手定则。）用左手定则。（2 2）用）用“同性相斥，异性相吸同性相斥，异性相吸”（只适（只适用于磁铁之间或磁体位于螺线管外部）。用于磁铁之间或磁体位于螺线管外部）。（3 3）用）用“同向电流相吸，反向电流相斥同向电流相吸，反向电流相斥”可以把条形磁铁等效为长直螺线管可以把条形磁铁等效为长直螺线管2.2.安培力大小的计算安培力大小的计算:F F=B BI
8、 IL Lsinsin（为为B B、I I间的夹角）间的夹角）I I/B F=0/B F=0 I IB F=BB F=BI IL L二、安培力二、安培力 （磁场对电流的作用力）（磁场对电流的作用力）9例例3 3、如图所示，可以自由移动的竖直导线、如图所示，可以自由移动的竖直导线中通有向下的电流，不计通电导线的重力，中通有向下的电流，不计通电导线的重力，仅在磁场力作用下，导线将如何移动？仅在磁场力作用下，导线将如何移动？解：先画出导线所在处的磁感线，上下两部解：先画出导线所在处的磁感线，上下两部分导线所受安培力的方向相反，使导线分导线所受安培力的方向相反，使导线从左从左向右看顺时针转动；同时又受
9、到竖直向上的向右看顺时针转动；同时又受到竖直向上的磁场的作用而向右移动磁场的作用而向右移动.(分析的关键是画出相分析的关键是画出相关的磁感线关的磁感线)。SNI10例例4.4.如图在条形磁铁如图在条形磁铁NN极附近悬挂一个极附近悬挂一个线圈，当线圈中通有逆时针方向的电流线圈，当线圈中通有逆时针方向的电流时，线圈将向哪个方向偏转？时，线圈将向哪个方向偏转？解：用解：用“同向电流互相吸引，反向电流互相排斥同向电流互相吸引，反向电流互相排斥”最简单：条形磁铁的等效螺线管的电流在正面最简单：条形磁铁的等效螺线管的电流在正面是向下的，与线圈中的电流方向相反，互相排是向下的，与线圈中的电流方向相反，互相排
10、斥，而左边的线圈匝数多所以线圈斥，而左边的线圈匝数多所以线圈向右偏转向右偏转。（本题如果用（本题如果用“同名磁极相斥，异名磁极相吸同名磁极相斥，异名磁极相吸”将出现判断错误，因为那只适用于线圈位于磁将出现判断错误，因为那只适用于线圈位于磁铁外部的情况。）铁外部的情况。）NS11例题例题5 5、电视机显象管的偏转线圈示意图如右，、电视机显象管的偏转线圈示意图如右，即时电流方向如图所示。该时刻由里向外射即时电流方向如图所示。该时刻由里向外射出的电子流将向哪个方向偏转？出的电子流将向哪个方向偏转？i解：画出偏转线圈内侧的电流，解：画出偏转线圈内侧的电流，是左半线圈靠电子流的一侧为向是左半线圈靠电子流
11、的一侧为向里，右半线圈靠电子流的一侧为里，右半线圈靠电子流的一侧为向外。电子流的等效电流方向是向外。电子流的等效电流方向是向里的，根据向里的，根据“同向电流互相吸同向电流互相吸引，反向电流互相排斥引，反向电流互相排斥”，可判，可判定电子流定电子流向左偏转向左偏转。12例例6 6、如图所示，光滑导轨与水平面成、如图所示，光滑导轨与水平面成角，导轨角，导轨宽宽L L。匀强磁场磁感应强度为。匀强磁场磁感应强度为B B。金属杆长也为。金属杆长也为L L ，质量为质量为mm，水平放在导轨上。当回路总电流为，水平放在导轨上。当回路总电流为I I1 1时，时，金属杆正好能静止。求：金属杆正好能静止。求：B
12、B至少多大？这时至少多大？这时B B的的方向如何？方向如何？若保持若保持B B的大小不变而将的大小不变而将B B的方向改的方向改为竖直向上，应把回路总电流为竖直向上，应把回路总电流I I2 2调到多大才能使金调到多大才能使金属杆保持静止？属杆保持静止？解：只有当安培力方向沿导轨平面向上时解：只有当安培力方向沿导轨平面向上时安培力才最小，安培力才最小，B B也最小。由左手定则，也最小。由左手定则，这时这时B B应垂直于导轨平面向上，应垂直于导轨平面向上，B BI I1 1L L=mgmgsinsin，B B=mgmgsinsin/I I1 1L L。当当B B的方向改为竖直向上时，这时安培力的方
13、向改为竖直向上时，这时安培力的方向变为水平向右，沿导轨方向合力为的方向变为水平向右，沿导轨方向合力为零，得零，得B BI I2 2L Lcoscos=mgmgsinsin，I I2 2=I I1 1/cos/cos。B13三、洛伦兹力三、洛伦兹力1.1.洛伦兹力：洛伦兹力：运动电荷在磁场中受到的磁场力运动电荷在磁场中受到的磁场力叫洛伦兹力，它是安培力的微观表现。叫洛伦兹力，它是安培力的微观表现。2 2、计算公式的推导：如图所示，整个导线受到、计算公式的推导：如图所示，整个导线受到的磁场力（安培力）为的磁场力（安培力）为F F安安 =B BI IL L；其中；其中I I=nesv=nesv；设导
14、线中共有设导线中共有NN个自由电子个自由电子N=nsLN=nsL；每个电子受；每个电子受的磁场力为的磁场力为F F，则，则F F安安=NFNF。由以上四式可得。由以上四式可得f=qvBf=qvB。条件是。条件是v v与与B B垂直。垂直。当当v v与与B B成成角时，角时，f=qvBf=qvBsinsin。IBF安F143 3、洛伦兹力方向的判定：左手定则、洛伦兹力方向的判定：左手定则注意：四指必须指电流方向（不是速度方向注意：四指必须指电流方向（不是速度方向）4 4、洛仑兹力对电荷不做功，它只改变运动、洛仑兹力对电荷不做功，它只改变运动电荷的速度方向，不改变速度的大小。电荷的速度方向，不改变
15、速度的大小。5 5、带电粒子在磁场总的匀速圆周运动、带电粒子在磁场总的匀速圆周运动15例例7 7、如图直线、如图直线MNMN上方有磁感应强度为上方有磁感应强度为B B的匀强磁场。正、的匀强磁场。正、负电子同时从同一点负电子同时从同一点OO以与以与MNMN成成3030角的同样速度角的同样速度v v射射入磁场（电子质量为入磁场（电子质量为mm，电荷为，电荷为e e），它们从磁场中射出），它们从磁场中射出时相距多远？射出的时间差是多少时相距多远？射出的时间差是多少？MNBOv解：由公式知，它们的半径解：由公式知，它们的半径和周期是相同的。只是偏转和周期是相同的。只是偏转方向相反。先方向相反。先确定圆
16、心，画确定圆心，画轨迹，求半径，轨迹，求半径，由对称性知：由对称性知：射入、射出点和圆心恰好组射入、射出点和圆心恰好组成正三角形。所以两个射出成正三角形。所以两个射出点相距点相距2 2r r，由图还可看出，由图还可看出，经历时间相差经历时间相差2 2T T/3/3。关键是找圆心、画轨迹、求半径及圆心角关键是找圆心、画轨迹、求半径及圆心角 16四、带电粒子在复合场中的运动四、带电粒子在复合场中的运动1.1.速度选择器速度选择器正交的匀强磁场和匀强电场组成正交的匀强磁场和匀强电场组成速度选择器速度选择器。qvB=EqqvB=Eq 这个结论与离子带何种电荷、电荷多少都无关。这个结论与离子带何种电荷、
17、电荷多少都无关。若速度小于这一速度，电场力将大于洛伦兹力，带电粒子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，而是一条复杂曲线；若大于这一速度，将向洛伦兹力方向偏转，电场复杂曲线；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，轨迹是一条力将做负功，动能将减小，洛伦兹力也将减小，轨迹是一条复杂曲线。复杂曲线。17 2 2、质、质 谱仪谱仪 如如图图所所示示
18、，从从离离子子源源放放出出的的离离子子初初速速可可忽忽略略经经电电压压为为U U的的加加速速电电场场加加速速后后，垂垂直直射射入入一一个个有有界界的的磁磁场场（磁磁感感强强度度为为B B），然然后后作作匀匀速速圆圆周周运运动动，落落在在记记录录它它的的照照相相底底片片MM上上若若测测出出出出入入口口的的距距离离（直直径径）为为d d，则则可可求得离子的荷质比求得离子的荷质比 183 3、回旋加速器、回旋加速器 的的D D形盒的半径为形盒的半径为R R，用来加速质量为，用来加速质量为mm，带，带电量为电量为q q 的质子，使质子由静止加速到能量为的质子，使质子由静止加速到能量为E E 后，由后，
19、由A A 孔射孔射出。求出。求：（1 1）加速器中匀强磁场）加速器中匀强磁场B B 的方向和大小。的方向和大小。（2 2）设两）设两D D形盒间的距离为形盒间的距离为d d，其间电压为，其间电压为U U，加速到上述，加速到上述 能量所需回旋周数能量所需回旋周数.（3 3）加速到上述能量所需时间）加速到上述能量所需时间(不计通过缝隙的时间）。不计通过缝隙的时间）。A Ud解：（解：（1 1）由）由 qvB=mv2/RE=1/2mv2（2 2）质子每加速一次，能量增加为）质子每加速一次，能量增加为qUqU，每周加速两次，每周加速两次，所以所以 n=E/2qU（3 3）周期）周期T=2m/qBT=2m/qB且周期与半径且周期与半径r r及速度及速度v v 都无关都无关t =nT =E/2qU2m/qB =m E/q2 UBB B的方向垂直于纸面向里的方向垂直于纸面向里.194 4、磁流体发电机、磁流体发电机5 5、电磁流量计、电磁流量计6 6、霍尔效应、霍尔效应 见磁场复习课教学案见磁场复习课教学案20