第三章磁場知識點總結(jié).doc

1、（第三章）磁場知識點 1了解磁現(xiàn)象和磁場：能說出電流的磁效應(yīng)；能描述磁場和地磁場；知道我國古代在磁現(xiàn)象方面的研究成果及其對人類文明的影響；能舉例說明磁現(xiàn)象在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用用羅盤指引航向，探索航道，將船舶航向的變動與指南針指向變動的對應(yīng)關(guān)系總結(jié)出來，畫出的航線在古代稱作“針路”或“針徑”。利用“針路” ，船能夠靠指南針導航。1磁場的產(chǎn)生：磁場是存在于磁體、電流和運動電荷周圍空間的一種特殊形態(tài)的物質(zhì)，本質(zhì)上講磁場是由于電荷運動所產(chǎn)生的。變化的電場空間也產(chǎn)生磁場。2磁場的基本特性：磁場對處于其中的磁極、電流和運動電荷有力的作用；磁極與磁極、磁極與電流、電流與電流之間的相互作用都是通過磁場發(fā)生的。

2、3磁場的方向：規(guī)定在磁場中任意一點小磁針北極的受力方向（小磁針靜止時N 極的指向）為該點處磁場方向。4磁現(xiàn)象的電本質(zhì)：奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)（電生磁）后，安培提出分子電流假說：認為在原子、分子等物質(zhì)微粒內(nèi)部，存在著一種環(huán)形電流分子電流，分子電流使每個物質(zhì)微粒都成為微小的磁體，它的兩側(cè)相當于兩個磁極；從而揭示了磁鐵磁性的起源：磁鐵的磁場和電流的磁場一樣都是由電荷運動產(chǎn)生的；根據(jù)分子電流假說可以解釋磁化、去磁等有關(guān)磁現(xiàn)象。5 地磁場（ 1）地球是一個巨大的磁體、地磁的N 極在地理的南極附近，地磁的S 極在地理的北極附近； （ 2）地磁場的分布和條形磁體磁場分布近似；（ 3）在地球赤道平面上，地磁場方

3、向都是由北向南且方向水平（平行于地面）；（ 4）近代物理研究表明地磁場相對于地球是在緩慢的運動和變化的；地磁場對于地球上的生命活動有著重要意義。知識點 2理解磁感應(yīng)強度：知道磁感應(yīng)強度的概念，會運用磁感應(yīng)強度的概念描述磁場1定義：在磁場中垂直于磁場方向的通電直導線，所受的安培力F 跟電流 I 和導線長度L 之乘積 IL 的比值叫做磁感應(yīng)強度，定義式為B F/IL。2對定義式的理解：（ 1）式中反映的 F、 B、I 方向關(guān)系為： B I， F B， F I，則 F 垂直于 B 和 I 所構(gòu)成的平面。（ 2）式子可用來量度磁場中某處磁感應(yīng)強度，不決定該處磁場的強弱，該處磁感應(yīng)強度大小由磁場自身性質(zhì)

4、來決定。（ 3）磁感應(yīng)強度是矢量，其矢量方向是小磁針在該處的北極受力方向，與安培力方向是垂直的。（ 4）如果空間某處磁場是由幾個磁場共同激發(fā)的，則該點處合磁場（實際磁場）是幾個分磁場的矢量和；某處合磁場可以依據(jù)問題求解的需要分解為兩個分磁場；磁場的分解與合成必須遵循矢量運算法則。（ 5）在國際單位制中，磁感應(yīng)強度的單位是特斯拉（T） 1T1N/(A m)知識點 3能說出磁感線特點； 識別幾種常見磁場的磁感線分布； 會用安培定則判斷通電直導線和通電線圈周圍磁場方向；會計算磁通量地磁場1直線電流的磁場。磁感線是以導線為圓心的同心圓，其方向用安培定則判定：右手握住導線，讓伸直的大姆指指向電流方向，彎

5、曲的四指所指的方向就是磁感線的環(huán)繞方向。直線電流周圍空間的磁場是非勻強磁場，距導線近，磁場強；距導線遠，磁場弱。2環(huán)形電流的磁場。右手握住環(huán)形導線，彎曲的四指和環(huán)形電流方向一致，伸直的大姆指所指方向就是環(huán)形電流中心軸線上磁感線的方向。3通電螺線管的磁場。右手握住螺線管，讓彎曲的四指指向電流方向，伸直的大姆指的指向為螺線管內(nèi)部磁感線方向；長通電螺線管內(nèi)部的磁感線是平行均勻分布的直線，其磁場可看成是勻強磁場，管外空間磁場與條形磁體外部空間磁場類似。知識點 4掌握通電導線在磁場中受到的力：會計算安培力，會判斷安培力方向1安培力：磁場對電流的作用叫安培力。2安培力的大小： （ 1）安培力的計算公式：F

6、 BILsin，為磁場B 與直導體L 之間的夾角。（ 2）F當 90時，導體與磁場垂直，安培力最大Fm BIL；當 0時，導體與磁場平行，安培力為零。（ 3）F BILsin要求 L 上各點處磁感應(yīng)強度相等，故該公式一般只適用于勻強磁場。BI3安培力的方向： （ 1）安培力方向用左手定則判定：伸開左手，使大拇指和其余四指垂直，并且都跟手掌在同一個平面內(nèi)，把手放入磁場中，讓磁感線垂直穿入手心，并使伸開的四指指向電流方向，那么大拇指所指的方向就是通電導體在磁場中的受力方向。（ 2）F、 B、I 三者間方向關(guān)系：已知B、 I 的方向（ B、 I 不平行時），可用左手定則確定F的唯一方向： F B，

7、F I，則 F 垂直于 B 和 I 所構(gòu)成的平面（如圖所示），但已知F 和 B 的方向，不能唯一確定I 的方向。由于I 可在圖中平面內(nèi)與B 成任意不為零的夾角。同理，已知F 和 I 的方向也不能唯一確定B 的方向。4安培力的作用點：安培力作用在導體的各部分，但直導線在勻強磁場中受安培力的作用點是導體受力部分的幾何中心。知識點 5掌握運動電荷在磁場中受到的力：會計算洛倫茲力，會判斷洛倫茲力方向1洛侖茲力的概念。磁場對運動電荷的作用力叫洛侖茲力。2洛侖茲力的大小。 （ 1）洛侖茲力計算式為FqvBsin，其中為v 與 B 之間的夾角；（ 2）當 0時， v B，F(xiàn) 0；當 90時， v B，F(xiàn) 最

8、大，最大值FmaxqvB。3洛侖茲力的方向。 （ 1）洛侖茲力的方向用左手定則判定：伸開左手，使大拇指和其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面內(nèi)，把手放入磁場中，讓磁感線垂直穿入掌心，四指指向正電荷的運動方向，那么，大拇指所指的方向就是正電荷所受洛侖茲力的方向；如果運動電荷為負電荷，則四指指向負電荷運動的反方向。（ 2） F、 v、 B 三者方向間的關(guān)系。已知v、B 的方向，可以由左手定則確定F的唯一方向：F v、 FB、則 F 垂直于 v 和 B 所構(gòu)成的平面（如圖所示）；但已知F 和 B 的方向，不能唯一確定v 的方向，由于v 可以在 v 和 B 所確定的平面內(nèi)與B 成不為零的任意夾角，同理

9、已知F 和 v 的方向，也不能唯一確定 B 的方向。（二）洛侖茲力的特性1洛侖茲力計算公式F 洛 qvB 可由安培力公式 F 安 =BIL 和電流的微觀表達式 I nqvS 共同推導出： F 安 BIL B（ nqvS） L（ nSL） qvB，而導體L 中運動電荷的總數(shù)目為N nsL，故每一個運動電荷受洛倫茲力為F 洛 F 安 /N qvB。安培力是大量運動電荷所受洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。2無論電荷的速度方向與磁場方向間的關(guān)系如何，洛侖茲力的方向永遠與電荷的速度方向垂直，因此洛侖茲力只改變運動電荷的速度方向，不對運動電荷作功，也不改變運動電荷的速率和動能。知識點 6掌握帶電粒子在勻強磁場中做勻速

10、圓周運動的半徑公式和周期公式，能運用圓周運動規(guī)律分析帶電粒子在勻強磁場中運動的問題；能說明質(zhì)譜儀、回旋加速器的工作原理1帶電粒子不計重力、只受洛侖茲力作用，在勻強磁場中有三種運動：（ 1）帶電粒子速度方向與磁場方向平行 (同向或反向 )時，粒子不受洛侖茲力，作勻速直線運動。（ 2）粒子速度方向V VBVS與磁場方向垂直，帶電粒子在垂直于磁感線的平面內(nèi)以入射速度v 作勻速圓周運動，其向心力為洛侖茲力。（ 3）若帶電粒子的速度方向與磁場方向成一夾角（0， 90），則粒子的運動軌跡是一螺旋線（其軌跡如圖）：粒子垂直磁場方向作勻速圓周運動，平行磁場方向作勻速運動，螺距S=v T。2帶電粒子在勻強磁場中

11、做勻速圓周運動的幾個基本公式。（ 1）向心力公式：qvB mv 2/r ；（2）軌道半徑公式：rmv/qB ；（ 3）周期、頻率公式： T 2 r/v 2 m/qB ，f qB/2 m；（4）角速度公式： 2/T qB/m ；（5）動能公式 Ek mv2/2P2/2m (BqR)2/2m（其中 P 為粒子動量的大?。?。3、質(zhì)譜議(1)質(zhì)譜儀的結(jié)構(gòu)：質(zhì)譜儀由靜電加速電極、速度選擇器、偏轉(zhuǎn)磁場、顯示屏等組成。 速度選擇器：如圖示，在平行板電容器間加有正交的勻強電場和勻強磁場，運動電荷垂直于電場及磁場射入沿直線運動的電荷受到的電場力和洛侖茲力滿足：qBv=qE，故速率 v=E/B 的粒子，即使電性

12、不同，荷質(zhì)比不同，也可沿直線穿出右側(cè)小孔而其它速率的粒子或者上偏，或者下偏，無法穿出右孔，從而該裝置可達到選速及控速的目的 質(zhì)譜儀的工作原理1mv2 qU ， v2qU，r mv2mU2 ，r 和進入磁場的速2mqBqB度無關(guān)，進入同一磁場時，r m ，而且這些個量中，U、B、r 可以q直接測量，那么，我們可以用裝置來測量比荷。如果再已知帶電粒子的電荷量q，就可算出它的質(zhì)量。質(zhì)子數(shù)相同而質(zhì)量數(shù)不同的原子互稱為同位素。在上圖中，如果容器A 中含有電荷量相同而質(zhì)量有微小差別的粒子，根據(jù)例題中的結(jié)果可知，它們進入磁場后將沿著不同的半徑做圓周運動，打到照相底片不同的地方，在底片上形成若干譜線狀的細條，

13、叫質(zhì)譜線。每一條對應(yīng)于一定的質(zhì)量，從譜線的位置可以知道圓周的半徑r，如果再已知帶電粒子的電荷量q，就可算出它的質(zhì)量。這種儀器叫做質(zhì)譜議。12qU 使帶電粒子加速的方法：利用加速電場給帶電粒子加速。由動能定理WEk，qU 2mv2，vm為了提高粒子能量，可讓粒子經(jīng)過多次電場來加速,帶電粒子增加的動能E12 12q(UU U Umvmv 0123n )22缺陷：直線加速器占有的空間范圍大，在有限的空間范圍內(nèi)制造直線加速器受到一定的限制 回旋加速器(1)結(jié)構(gòu)：兩個 D 形盒及兩個大磁極； D 形盒間的窄縫；高頻交流電?；匦铀倨魇抢秒妶鰧﹄姾傻募铀僮饔煤痛艌鰧\動電荷的偏轉(zhuǎn)作用，在較小的范圍內(nèi)來獲

14、得高能粒子的裝置。(2)工作原理：磁場的作用:帶電粒子以某一速度垂直磁場方向進入勻強磁場時，只在洛倫茲力作用下做勻速圓周運動，其中周期和速率與半徑無關(guān)，使帶電粒子每次進入D 形盒中都能運動相等時間（半個周期）后，平行于電場方向進入電場中加速。電場的作用:回旋加速器的兩個D 形盒之間的窄縫區(qū)域存在周期性變化的并垂直于兩D 形盒直徑的勻強電場，加速就是在這個區(qū)域完成的。交變電壓 :為保證每次帶電粒子經(jīng)過狹縫時均被加速，使之能量不斷提高，要在狹縫處加一個與T2 m相同的交變電壓。D 形金屬扁盒的主要作用是起到靜電屏蔽作用，使得盒內(nèi)空間的電場極弱，這樣就可qB以使運動的粒子只受洛倫茲力的作用做勻速圓周運動。在加速區(qū)域中也有磁場，但由于加速區(qū)間距離很小，磁場對帶電粒子的加速過程的影響很小，因此，可以忽略磁場的影響。設(shè) D 形盒的半徑為 R，由 qvB mv2得，粒子可能獲得的最大動能E12 (qBR)2Rkmmv m2m2可見：帶