第九章磁場知識點

2022-12-28 14:57:06 字數 3369 閱讀 1059

磁場知識點總結

一、 磁場、磁感應強度

1.磁場

(1)基本特性:磁場對處於其中的和有磁場力的作用.

(2)方向:小磁針的所受磁場力的方向.

(3)最早揭示磁現象的電本質的假說和實驗

2.磁感應強度

(1)物理意義:描述磁場的

(2)定義式:b= (通電導線垂直於磁場).

(3)方向:小磁針靜止時的指向.

3.磁通量

(1)概念:在磁感應強度為b的勻強磁場中,與磁場方向的平面面積s和b的乘積.

(2)公式

注意:① 磁通量是標量,其正負值僅表示

② s指線圈在磁場內的正對面積,即

③ 磁通量與線圈匝數

(3)單位:1 wb

二、磁感線及幾種常見的磁場

1.磁感線:在磁場中畫出一些曲線,使曲線上每一點的方向都跟這點的磁感應強度的方向一致.

特點:①磁感線是為了形象描繪磁場中各點磁感應強度情況而假想出來的曲線

磁感線上每點的切線方向,都表示該點

磁感線密的地方磁場 ,疏的地方

在磁體外部,磁感線由在磁體內部磁感線形成閉合曲線

磁感線不能相交

2.幾種常見的磁場

(1)條形磁鐵和蹄形磁鐵的磁場(如下圖所示

(2)勻強磁場:在磁場的某些區域內,磁感線為的平行線(如下圖所示)

(3)地磁場

①地磁場的n極在地球附近,s極在地球附近,磁感線分布如圖所示.

②地磁場b的水平分量(bx)總是從地球指向 ,而豎直分

量(by)則南北相反,在南半球垂直地面向上,在北半球垂直地面向下.

③在赤道平面上,距離地球表面高度相等的各點,磁感應強度

相等且方向水平平行.

(4)幾種電流周圍的磁場分布

三、 安培力

1. 安培力的方向(左手定則):伸開左手,使拇指與其餘四個手指垂直,並且都與手掌在同乙個平面內,讓磁感線從進入,並使四指指向這時大拇指所指的方向就是通電導線在磁場中所受

2. 安培力的大小:在勻強磁場中,通電導線受到的安培力的計算公式為:

為導線與b的夾角) ① 當 = 90°時,安培力最大為

② 當 = 0°或180°時,安培力為

3.應用安培力公式應注意的問題

① 安培力的方向,總是即一定垂直b和i,但b與i不一定垂直。

② 彎曲導線的有效長度l,等於兩端點連線直線的長度(如右圖所示)相應的電流方向,沿l由始端流向末端。

公式的運動條件:一般只運用於勻強磁場。

4.安培力作用下通電導體運動方向的判定方法

四、洛倫茲力

1.定義: 運動電荷在磁場中所受的磁場的力.

2.大小 :(1) v∥b時,f=

(2) v⊥b時,f

(3) v與b夾角為θ時,f為夾角).

3.方向: f、v、b三者的關係滿足定則.

4.特點: 由於f始終 v的方向,故洛倫茲力永不做功.

注意: 洛倫茲力是安培力的微觀實質,安培力是洛倫茲力的巨集觀表現.

5.洛倫茲力與電場力的比較

五、帶電粒子在磁場中的運動

1.若帶電粒子的速度方向與勻強磁場方向平行,帶電粒子以入射速度v做運動.

2.若帶電粒子的速度方向與勻強磁場方向垂直,帶電粒子在垂直於磁感線的平面內,以入射速率v做

運動.(1) 基本公式:洛倫茲力提供向心力,有:

① 軌道半徑角速度週期

④ 頻率動能

(2) t、f和ω的特點:

t、f和ω的大小與軌道半徑r和執行速率v ,只與磁場的和粒子的比荷有關.

(3) 圓心的確定

基本思路:與速度方向垂直的直線和圖中弦的中垂線一定過圓心.

a.已知入射方向和出射方向時,可通過入射點和出射點分別作垂直於入射方向和出射方向的直線,兩條直線的交點就是圓弧軌道的圓心(如圖15-12所示,圖中p為入射點, m為出射點)。

b. 已知入射方向和出射點的位置時,可以通過入射點作入射方向的垂線,連線入射點和出射點,作其中垂線,這兩條垂線的交點就是圓弧軌道的圓心(如圖15-13示,p為入射點,m為出射點)。

(4) 半徑的確定

用幾何知識(勾股定理、三角函式等)求出半徑大小.

注意:帶電粒子在不同邊界磁場中的運動

1 直線邊界(進出磁場具有對稱性,如圖)從同一邊界進出磁場時入射速度和出射速度與邊界夾角 。

② 平行邊界(存在臨界條件,如圖)

2 圓形邊界(沿徑向射入射出,如圖)

(5) 圓心角а的計算

a. 粒子速度的偏向角(φ)等於迴旋角 (а),並等於ab弦與切線的夾角(弦切角θ)的2倍(如圖15-14) ,即

b. 相對的弦切角(θ)相等,與相鄰的弦切角(θ′)互補,即

所以(6) 運動時間的計算

粒子在磁場中運動一周的時間為t,當粒子運動的圓弧所對應的圓心角為α時,

其運動時間可由下式表示

六、帶電粒子在復合場中的運動

1.復合場:復合場是指電場、磁場和重力場並存,或其中某兩種場並存的場,或分區域存在.

2.帶電粒子在復合場中的運動分類

(1)靜止或勻速直線運動

當帶電粒子在復合場中所受合外力為零時,將處於狀態或做 .

(2)勻速圓周運動

在三場並存的區域中,當帶電粒子所受的重力與電場力大小 ,方向時,帶電粒子在洛倫茲力的作用下,在垂直於勻強磁場的平面內做運動.

3.帶電粒子在復合場中運動的應用例項

a. 速度選擇器(原理如右圖)

(1)平行板中電場強度e和磁感應強度b互相 .這種裝置能把具

有一定的粒子選擇出來,所以叫做速度選擇器.

(2)帶電粒子能夠沿直線勻速通過速度選擇器的條件是 ,即v= 與粒子的電性、電荷量和質量 (填「有關」或「無關」).

b. 質譜儀(如右圖)

(1)構造:如下圖所示,由粒子源偏轉磁場和照相底片

等構成.

(2)原理:粒子由靜止被加速電場加速,根據動能定理可得關係式:

粒子在磁場中受洛倫茲力作用而偏轉,做勻速圓周運動,根據牛頓第二定律得關係式

由以上兩式可得出需要研究的物理量,如粒子軌道半徑、粒子質量荷:r= ,

mq/m

c. 迴旋加速器(如右圖)

(1)構造:如右圖所示,d1、d2是半圓金屬盒,d形盒的縫隙處接

電源.d形盒處於勻強磁場中,其半徑為r.

(2)原理:① 交流電的週期和粒子做圓周運動的週期 ,

週期為3 粒子在圓周運動的過程中一次一次地經過d形盒縫隙,兩盒間的電勢差一次一次地反向,粒子就會被一次一次地加速.每次加速有:uq

4 粒子在磁場中偏轉時,有洛倫茲力提供向心力,即:qvb= mv2/r ,得粒子飛出加速器是的動能:ekm可見粒子獲得的最大動能由b和d形盒決定,與加速電壓 .

第九章知識點總結

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