磁場基本概念 安培力

第三章磁場

電流的磁效應奧斯特實驗導線應沿南北方向水平放置通電導線周圍存在磁場,即電流可以產生磁場注意事項：實驗結論:幾種常見磁場磁感線分布1、假想的。

2、每一點的切線方向即為該點的磁場的方向。（小磁針N極受力的方向）

3、閉合曲線。

4、疏密表示磁場的強弱。

5、不能相交或相切。

磁感線的特點安培定則1：用右手握住導線，讓伸直的大拇指所指的方向跟電流的方向一致，彎曲的四指所指的方向就是磁感線的環(huán)繞方向。直線電流的磁場的磁感線I側視圖俯視圖直線電流的磁場的磁感線的平面圖環(huán)形電流周圍磁感線安培定則2：讓右手彎曲的四指和環(huán)形電流的方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是環(huán)形導線軸線上磁感線的方向。通電螺旋管周圍磁感線等效安培定則3：用右手握住螺旋管，讓彎曲的四指所指的方向跟電流方向一致，大拇指所指的方向就是螺旋管內部磁感線的方向。（大拇指指向螺旋管N極）判斷南極附近、北極附近、赤道、南半球、北半球磁場方向地球磁場判斷南極附近、北極附近、赤道、南半球、北半球磁場方向地球磁場1、定義：在勻強磁場中，有一個與磁場方向垂直的平面，面積為S，我們把B

與S

的乘積叫做穿過這個面的磁通量.2、在勻強磁場中，公式為

Φ=BS⊥

S⊥表示某一面積在垂直于磁場方向上的投影面3、物理意義：磁通量磁通量Φ表示穿過某一面積的磁感線的條數。磁感應強度B，磁感線與某平面夾角a，求通過此面積S的磁通量。aB4、單位：在SI制中是韋伯，簡稱韋，符號Wb5、磁通量有正負，先規(guī)定面的正面，從正面穿入的磁通量為正，反之為負，若既有穿入又有穿出則應正負抵消，即求該面積各磁通量的代數和。6、磁通量的變化量：通常指大小。磁感應強度大小的定義：電流與磁場垂直

實驗得：F∝IL定義：我們把電流垂直磁場情況下的安培力與電流元的比值定義為磁感應強度的大小。磁感應強度正比于F安？同時有F=ILB1、定義：在磁場中垂直于磁場方向的通電導線，所受的安培力F跟電流元IL的比值叫磁感應強度。2、定義式：3、單位：特斯拉，簡稱特，符號T常見磁場的磁感應強度地面附近的地磁場3×10-3T到4×10-3T永磁體磁極附近的磁場10-3T電機、變壓器鐵芯中0.8T到1.4T超導體材料強電流產生的磁場1000T安培力的方向左手定則：伸開左手，使拇指與四指在同一平面內并跟四指垂直，讓磁感線垂直穿入手心，四指指向電流的向，這時拇指所指的就是通電導體所受安培力的向。畫出圖中通電導線棒所受安培力的方向。磁電式電表平行電流間的相互作用力同向相吸，異向相斥例：兩個互相垂直的可繞o點自由轉動的導線分別通有向右和向上的電流，從初始狀態(tài)釋放，兩導線分別如何運動？OI1I2轉到同向，邊轉邊吸洛倫茲力和安培力什么關系？IF安.....................－vf－vf－vf－vf－vf－vf安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)洛倫茲力是安培力的微觀本質如何判斷洛倫茲力的方向？vvff洛倫茲力始終垂直速度，方向用左手定則判斷，找等效電流方向洛倫茲力的方向?vvBvfff洛垂直紙面向外試判斷下圖中粒子所受的洛倫茲力的方向

－－－左手定則補全圖中的項目。vffvv洛倫茲力方向垂直紙面向里判斷f洛的方向根據安培力推導洛倫茲力大小IF安.....................－vf－vf－vf－vf－vf－vf磁場和運動方向垂直2.磁場和運動方向平行v0

v0

平行磁場方向時，f洛=0V3.磁場和速度斜交B1B2帶電粒子在磁場中的運動情況1.v0=02.v0與B平行3.v0與B垂直4.v0與B斜交靜止勻速直線運動勻速圓周運動勻速率螺旋運動

v0⊥B時做勻速圓周運動f洛做功特點粒子受力特點（方向，大小）半徑周期一．帶電粒子在單直線邊界磁場中的運動①如果垂直磁場邊界進入，粒子作半圓運動后垂直原邊界飛出；②如果與磁場邊界成夾角θ進入，仍以與磁場邊界夾角θ飛出（有兩種軌跡，圖中若兩軌跡共弦，則θ1＝θ2）。OBA．rrPθMNBO2θθ1．直線上方有勻強磁場（B）。正、負電子同時從點P以與MN成30°角的同樣速度v射入磁場（電子質量為m,電荷為e），它們從磁場中射出時相距多遠？射出的時間差是多少？．．300MNBrrO600O’rr600175頁4．如圖,在一水平放置的平板MN上方有勻強磁場,磁感應強度的大小為B,磁場方向垂直于紙面向里,許多質量為m,帶電量為+q的粒子,以相同的速率v沿位于紙面內的各個方向,由小孔O射入磁場區(qū)域,不計重力,不計粒子間的相互影響.下列圖中陰影部分表示帶電粒子可能經過的區(qū)域,其中R=mv/qB.哪個圖是正確的?MNBO2RR2RMNO2RR2RMNO2R2R2RMNOR2R2RMNOD.A.B.C.2RR2RMNO2RR2RMNO2RR2RMNO2R2R2RMNOR2R2RMNOD.A.B.C.轉圓心問題175頁例2勻強磁場垂直紙面向里，B=0.6T，磁場內有一塊平面感光板，板面與磁場方向平行，在距ab為L=16cm處，有一個點狀的a放射源S，它向各個方向發(fā)射a粒子，速度都是3.0×106m/s，已知a粒子的荷質比q/m=5.0×107C/kg，現(xiàn)只考慮在紙平面中的a粒子，求ab上被a粒子打中的區(qū)域的長度。提示：r==10cmSabmvqBSabSab175頁變式2二．帶電粒子在平行直線邊界磁場中的運動SBPSSQPQQ圓心在過入射點跟跟速度方向垂直的直線上圓心在過入射點跟邊界垂直的直線上圓心在磁場原邊界上量變積累到一定程度發(fā)生質變，出現(xiàn)臨界狀態(tài)．(2)側移距離yθBdOrrθ(1)偏向角（回旋角）θ(3)時間t注意區(qū)分“電偏轉”和“磁偏轉”174頁例1．如圖所示，一束電子（電量為e）以速度v垂直射入磁感應強度為B、寬度為d的勻強磁場中，穿透磁場時速度方向與電子原來射入方向的夾角是30o，則電子的質量是多大？穿透磁場的時間是多少?30oBdOrr300練習：在真空中寬ｄ的區(qū)域內有勻強磁場Ｂ，質量為ｍ，電量為e，速率為ｖ的電子從邊界ＣＤ外側垂直射入磁場，入射方向與ＣＤ夾角θ，為了使電子能從磁場的另一側邊界ＥＦ射出，ｖ最小是多少？CEFDBO．θ思考：求電子在磁場中運動的最長時間是多長？+q已知：兩極板間距離L，極板長度L，帶電+q的粒子從磁場邊界中點水平射入，為使粒子不打到極板上，求vo的范圍？三．帶電粒子在矩形邊界磁場中的運動r2O2+qr2O1粒子擦著上板從左邊穿出時，圓心在O1點，有粒子擦著上板從右邊穿出時，圓心在O2點，有粒子不打在極板上可能從左端穿出，也可能從右端穿出，必須全面分析問題．176頁8.如圖所示，一足夠長的矩形區(qū)域abcd內充滿方向垂直紙面向里的、磁感應強度為B的勻強磁場，在ad邊中點O方向垂直磁場射入一速度方向跟ad邊夾角θ=300

、大小為v0的帶電粒子，已知粒子質量為m、電量為q，ab邊足夠長，ad邊長為L，粒子的重力不計。求：⑴.粒子能從ab邊上射出磁場的v0大小范圍。⑵.如果帶電粒子不受上述v0大小范圍的限制，求粒子在磁場中運動的最長時間。V0OabcdV0Oabcdθ300600V0θ2θ2θ圓心角等于弦切角的2倍四．帶電粒子在圓形邊界磁場中的運動B?θO’O1、磁場半徑R、軌跡半徑r間的關系2、軌跡圓心角和偏轉角的關系3、在磁場中的時間和軌跡半徑的關系對稱性176頁6題圓形區(qū)域內有垂直紙面的勻強磁場，三個質量和電荷都相同的帶電粒子abc以不同的速率對準圓心O沿著AO方向射入磁場，正確的是（）a粒子的動能最大c粒子的速率最大c粒子在磁場中運動時間最長它們做圓周運動的周期Ta<Tb<TcO1O2O3O4半徑越大，圓心角θ越?。畧A心角等于偏向角θO1O2O3O4176頁6題練習：圓形區(qū)域內存在垂直紙面的半徑為R的勻強磁場，磁感強度為B，現(xiàn)有一電量為q、質量為m的正離子從a點沿圓形區(qū)域的直徑射入，設正離子射出磁場區(qū)域的方向與入射方向的夾角為600，求此離子在磁場區(qū)域內飛行的時間及射出的位置。B?600600P(xy)yxO’xyoO3.在直角坐標系xOy中，有一半徑為R的圓形磁場區(qū)域，磁感強度為B，磁場方向垂直xOy平面指向紙內，該區(qū)域的圓心坐標為（R，0）。如圖所示，有一個質量為m、帶電量為－q的離子，由靜止經勻強電場加速后從點（0，R/2）沿x軸正方向射入磁場，離子從射入到射出磁場通過了該磁場的最大距離，不計重力影響。求：⑴.離子在磁場區(qū)域經歷的時間。⑵.加速電場的加速電壓。OR/2RBxy·??O2O1rr600174頁變式1一勻磁場,磁場方向垂直于xy平面,在