磁場複習精要

2023-01-01 01:42:04 字數 6037 閱讀 4548

磁場物質分為實物和場,場是摸不著看不到的但客觀存在的物質。常見的場主要有:重力場,電場,磁場,流場。中學主要介紹電場和磁場。

磁場定義:存在於磁體、電流、運動電荷周圍空間存在的特殊物質。基本特性:對處於其中磁體、電流和運動電荷有力的作用磁場的方向:靜止時小磁針北極的指向

磁感線為了描述磁場,人為想出來用線去表述磁場。

1.假設的曲線並非客觀存在,而是人為的

2.磁感線是閉合的、不想交、不相切、不中斷

3.磁感線的疏密程度表示磁場的強弱,磁感線越密的地方磁場強度越強、

4.磁感線上任意一點的切線方向都跟該點的磁場方向一致

常見磁體的場線

磁感線和電場線區別和共同點

1.都是人為想出來的,客觀並不存在。

2.都不能相交,但是磁感線是閉合的,電場線不閉合

地磁場  地球本身是乙個磁體,附近存在的磁場叫地磁場,地磁的南極在地球北極附近,地磁的北極在地球的南極附近。

磁偏角  地球的地理兩極與地磁兩極並不重合,磁針並非準確地指南或指北,其間有乙個交角,叫地磁偏角,簡稱磁偏角。

說明:①地球上不同點的磁偏角的數值是不同的。②磁偏角隨地球磁極緩慢移動而緩慢變化。③地磁軸和地球自轉軸的夾角約為11°

磁感線方向的判斷----安培定則(也叫右手定則)

a在判斷直線電流的磁場方向時,大拇指指的是電流方向;四指指的是磁場方向,

b在判定環形電流的磁場方向,四指指的是電流方向,大拇指指的是磁場的方向

圖中的「×」號表示磁場方向垂直進入紙面,「·」表示磁場方向垂直離開紙面。

注意:1.磁體內部的磁場方向與外磁場方向相反,如條形磁體內部磁場方向是s指向n

具體可以使用磁感線切線的方向判定

2.做題時,要懂得利用轉換思想,如通電螺線管和環形電流可以等效為條形磁體。

勻強磁場

(1)定義:在磁場的某個區域內,如果各點的磁感應強度大小和方向都相同,這個區域內的磁場叫做勻強磁場。

(2)磁感線分布特點:間距相同的平行直線。

(3)產生:距離很近的兩個異名磁極之間的磁場除邊緣部分外可以認為是勻強磁場;相隔一定距離的兩個平行放置的線圈通電時,其中間區域的磁場也是勻強磁場,如圖所示:

磁通量如果在磁感應強度為b的勻強磁場中有乙個與磁場方向垂直的平面,其面積為s,則定義b與s的乘積為穿過這個面的磁通量,用φ表示。φ是標量,但是有方向(進該面或出該面)。單位為韋伯,符號為wb。

1wb=1tm2=1vs=1kgm2/(as2)。

可以認為磁通量就是穿過某個面的磁感線條數。

在勻強磁場磁感線垂直於平面的情況下,b=φ/s,所以磁感應強度又叫磁通密度。在勻強磁場中,當b與s的夾角為α時,有φ=bssinα。

磁感應強度

2.1定義:其表示的是磁場強弱的物理量,在磁場中垂直於磁場方向的通電導線,受到磁場f跟電流i和導線的長度l的乘積的比值叫做通電導線所處的磁感應強度,又稱為磁通密度。

2.2公式:磁感應強度b=f/il,單位:特斯拉,簡稱特國際符號t,1t=1n/a·m

2.3方向:與該點磁場方向相同,與力f垂直。

【例1】關於磁感應強度b的概念,下列說法中正確的是

a根據磁感應強度b的定義式b=f/il可知,磁感應強度b與f成正比,與il成反比

b一小段通電導線放存磁感應強度為零處,它所受的磁場力一定為零

c一小段通電導線在某處不受磁場力作用,該處的磁感應強度一定為零

d磁場中某處磁感應強度的方向,與通電導線在該處所受磁場力的方向相同

【例2】下列關於磁感應強度大小的說法中正確的是

a通電導線受磁場力大的地方,磁感應強度一定大

b一小段通電導線放在某處不受磁場力作用,則該處的磁感應強度一定為零

c磁感線的指向就是磁感應強度減小的方向

d磁感應強度的大小和方向跟放在磁場中的通電導線受力的大小無關

【例3】在同一平面內放置六根通電導線,通以相等的電流,方向如圖所示,則在a、b、c、d四個面積相等的正方形區域中,磁場最強且磁感線指向紙外的區域是

a a區 b b區c c區d d區

例4如圖4所示,環形金屬輕彈簧線圈,套在條形磁鐵中心位置,若將彈簧沿半徑向外拉,使其面積增大,則穿過彈簧線圈所包圍面積的磁通量將( )

a.增大   b.減小   c.不變   d.無法確定變化情況

答案:b

例5 如圖所示,放在通電螺線管內部中間處的小磁針,靜止時n極指向右,試判定電源的正、負極。

例6 關於磁通量的下列說法,正確的是(  )

a.磁通量是反映磁場強弱和方向的物理量

b.某一面積上的磁通量是表示穿過此面積的磁感線的總條數

c.在磁場中所取的面積越大,該面上磁通量越大

d.穿過任何封閉曲面的磁通量一定為零

答案:bd

補充安培分子電流假說的內容

安培認為,在原子、分子等物質微粒的內部存在著一種環形電流——分子電流,分子電流使每個物質微粒都成為微小的磁體,分子的兩側相當於兩個磁極。

安培假說對有關磁現象的解釋

(1)磁化現象:一根軟鐵棒,在未被磁化時,內部各分子電流的取向雜亂無章,它們的磁場互相抵消,對外不顯磁性;當軟磁棒受到外界磁場的作用時,各分子電流取向變得大致相同時,兩端顯示較強的磁性作用,形成磁極,軟鐵棒就被磁化了。

(2)磁體的消磁:磁體的高溫或猛烈敲擊,即在激烈的熱運動或機械運動影響下,分子電流取向又變得雜亂無章,磁體磁性消失。

磁現象的電本質

磁鐵的磁場和電流的磁場一樣,都是由運動的電荷產生的。

說明:①根據物質的微觀結構理論,原子由原子核和核外電子組成,原子核帶正電,核外電子帶負電,核外電子在庫侖引力作用下繞核高速旋轉,形成分子電流。在安培生活的時代,由於人們對物質的微觀結構尚不清楚,所以稱為「假說」。但是現在,「假設」已成為真理。

②分子電流假說揭示了電和磁的本質聯絡,指出了磁性的起源:一切磁現象都是由運動的電荷產生的。

安培力  通電導線在磁場中受到的力稱為安培力。

磁場對通電導線的作用(含線圈)——安培力

1對通電導線的作用

1.1大小:f=bil,式子中b和i和l垂直,若不垂直則:f=bilsin@,@為電流方向與磁場方向的夾角,

1.2方向:用左手定則,伸開左手使大拇指跟其餘的垂直,讓磁感應線垂直穿入手心,並使伸開的手指指向電流方向,大拇指所指的方向就是通電導線所受到安培力的方向。

注意:,,即安培力垂直於電流和磁感線所在的平面,但b與i不一定垂直。

1.3安培力做功特點

a安培力做功與路徑有關

b安培力作功的實質:其傳遞能量的作用,將電源能量傳給通電導線,而磁場本身並不能提供能量,安培力做功的結果是將電能轉化為其他形式的能。

電流間的作用規律

同向電流相互吸引,異向電流相互排斥。解釋?

【例1】將長度為20cm、通有o.1a電流的直導線放入一勻強磁場中,電流與磁場的方向如圖所示.已知磁感應強度為1t,試求下列各圖中導線所受安培力的大小並在圖中標明方向.

(1)fa=________n.(2)fb=________n.(3)fc=________n.(4)fd=________n.

【例2】赤道上某處有一豎直的避雷針,當帶有正電的烏雲經過避雷針的上方時,避雷針開始放電,則地磁場對避雷針的作用力的方向為

a正東b正南c正西d正北

【例3】如圖所示,放在馬蹄形磁鐵兩極之間的導體棒ab,當通有自b到a的電流時受到向右的安培力作用,則磁鐵的上端是________極.如磁鐵上端是s極,導體棒中的電流方向自a到b,則導體棒受到的安培力方向向________.

磁場對運動電荷的作用——洛倫茲力

定義:運動電荷在磁場中受到的力

大小:f=qvbsin@ @為v 和b的夾角

方向:左手定則:伸開左手,是大拇指跟其餘四個手指垂直且處於同一平面,磁感線穿過手心,四指指向正電荷運動方向,那麼拇指指的就是洛倫茲力的方向

特點:洛倫茲力和即垂直於電荷運動方向也垂直於磁場方向。其大小與電荷運動狀態有關;洛倫茲力不做功。

洛倫茲力與安培力、電場力有何區別和聯絡

(1)洛倫茲力與安培力的關係

①洛倫茲力是單個運動電荷在磁場中受到的力,而安培力是導體中所有定向移動的自由電荷受到的洛倫茲力的巨集觀表現;

②儘管安培力是自由電荷定向移動時受到的洛倫茲力的巨集觀表現,但也不能認為安培力就簡單地等於所有定向移動電荷所受洛倫茲力的和,一般只有當導體靜止時才能這樣認為;

③洛倫茲力恆不做功,但安培力卻可以做功。

可見安培力與洛倫茲力既有緊密相關、不可分割的聯絡,也有顯著的區別。

(2)洛倫茲力與電場力的比較

這兩種力是帶電粒子在兩種不同的場中受到的力,反映了磁場和電場都有力的性質,但這兩種力的區別也是十分明顯的。

【例1】一帶電粒子在勻強磁場中.沿著磁感應強度的方向運動,現將該磁場的磁感應強度增大1倍,則帶電粒子受到的洛倫茲力( ).

a增大為原來的2倍b增大為原來的4倍

c減小為原來的一半d保持原來的情況不變

【例2】初速度為v0的電子,沿平行於通電長直導線的方向射出直導線中電流方向與電子的初始運動方向如圖所示,則( ).

a電子將向右偏轉,速率不變

b電子將向左偏轉,速率改變

c電子將向左偏轉,速率不變

d電子將向右偏轉,速率改變

帶電粒子在勻強磁場中的運動(關鍵是找圓心,求半徑,具體方法)

1.運動軌跡

帶電粒子(不計重力)以一定的速度v進入磁感應強度為b的勻強磁場中:

(1)當v∥b時,帶電粒子將做勻速直線運動;

(2)當v⊥b時,帶電粒子將做勻速圓周運動;

(3)當v與b的夾角為θ(θ≠0°,90°,180°)時,帶電粒子將做等螺距的螺旋線運動。

2.軌道半徑和週期(v⊥b時)

如圖所示,帶電粒子以速度v垂直磁場方向入射,在磁場中做勻速圓周運動,設帶電粒子的質量為m,所帶的電荷量為q。

(1)軌道半徑:由於洛倫茲力提供向心力,則有,得到軌道半徑。

(2)週期:由軌道半徑與週期之間的關係可得週期。

說明:①由公式知,在勻強磁場中,做勻速圓周運動的帶電粒子,其軌道半徑跟運動速率成正比。要注重對軌道半徑的組合理解和變式理解,例如(p是帶電粒子的動量,為比荷的倒數)

②由公式知,在勻強磁場中,做勻速圓周運動的帶電粒子,週期跟軌道半徑和運動速率均無關,而與比荷成反比。

十一、質譜儀

1.質譜儀的作用及工作過程

質譜儀是利用電場和磁場控制電荷運動的精密儀器,它是測量帶電粒子的質量和分析同位素的重要工具。其結構如甲圖所示,容器a中含有電荷量相同而質量有微小差別的帶電粒子。經過s1和s2之間的電場加速,它們進入磁場將沿著不同的半徑做圓周運動,打到照相底片的不同地方,在底片上形成若干譜線狀的細條,叫做質譜線,每一條譜線對應於一定的質量。

從譜線的位置可以知道圓周的半徑,如果再已知帶電粒子的電荷量,就可以算出它的質量,這種儀器叫做質譜儀。

2.比荷的計算

如圖乙所示,設飄入加速電場的帶電粒子帶電荷量為+q、質量為m,兩板間電壓為u、粒子出電場後垂直進入磁感應強度為b的勻強磁場。在加速電場中,由動能定理得。粒子出電場時,速度。

在勻強磁場中軌道半徑。所以粒子質量。若粒子電荷量q也未知,通過質譜儀可以求出該粒子的比荷(電荷量與質量之比)。

十二、迴旋加速器

1.直線加速器(多級加速器)

如圖所示,電荷量為q的粒子經過n級加速後,根據動能定理獲得的動能可以達到ek=q(u1+u2+u3+…+un)。這種多級加速器通常叫做直線加速器,目前已經建成的直線加速器有幾千公尺甚至幾十千公尺長。各加速區的兩板之間用獨立電源供電,所以粒子從p2飛向p3、從p4飛向p5……時不會減速。

2.迴旋加速器

利用電場對帶電粒子的加速作用和磁場對運動電荷的偏轉作用來獲得高能粒子,這些過程在迴旋加速器的核心部件——兩個d形盒和其間的窄縫內完成,如圖所示。

(1)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後,並在洛倫茲力作用下做勻速圓周運動,其週期和速率、半徑均無關(),帶電粒子每次進入d形盒都運動相等的時間(半個週期)後平行電場方向進入電場中加速。

(2)電場的作用:迴旋加速器的兩個d形盒之間的窄縫區域存在週期性變化的並垂直於兩d形盒正對截面的勻強電場,帶電粒子經過該區域時被加速。

(3)交變電壓:為了保證帶電粒子每次經過窄縫時都被加速,使之能量不斷提高,須在窄縫兩側加上跟帶電粒子在d形盒中運動週期相同的交變電壓。

(4)帶電粒子的最終能量

當帶電粒子的速度最大時,其運動半徑也最大,由牛頓第二定律,得,若d形盒的半徑為r,則r=r,帶電粒子的最終動能。

高考物理知識點精要磁場

1.磁場 1 磁場 磁場是存在於磁體 電流和運動電荷周圍的一種物質.永磁體和電流都能在空間產生磁場.變化的電場也能產生磁場.2 磁場的基本特點 磁場對處於其中的磁體 電流和運動電荷有力的作用.3 磁現象的電本質 一切磁現象都可歸結為運動電荷 或電流 之間通過磁場而發生的相互作用.4 安培分子電流假說...

《診斷學》複習精要

實驗診斷部分 一 實驗診斷的概念 是指運用物理學 化學和生物學等實驗技術,對病人得血液 體液 分泌物 排洩物及組織細胞等進行檢驗,以獲得病原體 病理變化及臟器功能狀態等資料,從而協助臨床進行診斷 觀察病情 制定防治措施和判斷預後的方法。三 hb,rbc參考值,臨床意義 rbc 紅細胞計數hb 血紅蛋...

高考物理複習《磁場》

第八章磁場 考綱要覽 考向展望 本章主要討論了磁場的描述方法和磁場產生的作用及相關問題,其中磁感應強度是電磁學的基本問題,應認真理解 通電直導線在磁場中的平衡 加速運動,帶電粒子在洛倫茲力作用下的圓周運動應熟練掌握 常見的磁體周圍的磁感線的空間分布 觀念的建立,對解題很有幫助。高考本章的知識考查覆蓋...