磁场知识点总结
磁场知识点总结-磁场-安培力

磁场知识点总结1.磁场(1)磁场:磁场是存在于磁体、电流和运动电荷周围的一种物质.永磁体和电流都能在空间产生磁场.变化的电场也能产生磁场. (2)磁场的基本特点:磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有力的作用.(3)磁现象的电本质:一切磁现象都可归结为运动电荷(或电流)之间通过磁场而发生的相互作用.(4)安培分子电流假说------在原子、分子等物质微粒内部,存在着一种环形电流即分子电流,分子电流使每个物质微粒成为微小的磁体.(5)磁场的方向:规定在磁场中任一点小磁针N极受力的方向(或者小磁针静止时N极的指向)就是那一点的磁场方向.2.磁感线(1)在磁场中人为地画出一系列曲线,曲线的切线方向表示该位置的磁场方向,曲线的疏密能定性地表示磁场的弱强,这一系列曲线称为磁感线.(2)磁铁外部的磁感线,都从磁铁N极出来,进入S极,在内部,由S极到N极,磁感线是闭合曲线;磁感线不相交.(3)几种典型磁场的磁感线的分布:①直线电流的磁场:同心圆、非匀强、距导线越远处磁场越弱.②通电螺线管的磁场:两端分别是N极和S极,管内可看作匀强磁场,管外是非匀强磁场.③环形电流的磁场:两侧是N极和S极,离圆环中心越远,磁场越弱.④匀强磁场:磁感应强度的大小处处相等、方向处处相同.匀强磁场中的磁感线是分布均匀、方向相同的平行直线.3.磁感应强度(1)定义:磁感应强度是表示磁场强弱的物理量,在磁场中垂直于磁场方向的通电导线,受到的磁场力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值,叫做通电导线所在处的磁感应强度,定义式B=F/IL.单位T,1T=1N/(A·m).(2)磁感应强度是矢量,磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向,即通过该点的磁感线的切线方向.(3)磁场中某位置的磁感应强度的大小及方向是客观存在的,与放入的电流强度I的大小、导线的长短L的大小无关,与电流受到的力也无关,即使不放入载流导体,它的磁感应强度也照样存在,因此不能说B与F成正比,或B与IL成反比.(4)磁感应强度B是矢量,遵守矢量分解合成的平行四边形定则,注意磁感应强度的方向就是该处的磁场方向,并不是在该处的电流的受力方向.4.地磁场:地球的磁场与条形磁体的磁场相似,其主要特点有三个:(1)地磁场的N极在地球南极附近,S极在地球北极附近.(2)地磁场B的水平分量(Bx)总是从地球南极指向北极,而竖直分量(By)则南北相反,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,距离地球表面相等的各点,磁感强度相等,且方向水平向北.5★.安培力(1)安培力大小F=BIL.式中F、B、I要两两垂直,L是有效长度.若载流导体是弯曲导线,且导线所在平面与磁感强度方向垂直,则L指弯曲导线中始端指向末端的直线长度.(2)安培力的方向由左手定则判定.(3)安培力做功与路径有关,绕闭合回路一周,安培力做的功可以为正,可以为负,也可以为零,而不像重力和电场力那样做功总为零.6.★洛伦兹力(1)洛伦兹力的大小f=qvB,条件:v⊥B.当v∥B时,f=0.(2)洛伦兹力的特性:洛伦兹力始终垂直于v的方向,所以洛伦兹力一定不做功. (3)洛伦兹力与安培力的关系:洛伦兹力是安培力的微观实质,安培力是洛伦兹力的宏观表现.所以洛伦兹力的方向与安培力的方向一样也由左手定则判定.(4)在磁场中静止的电荷不受洛伦兹力作用.7.★★★带电粒子在磁场中的运动规律在带电粒子只受洛伦兹力作用的条件下(电子、质子、α粒子等微观粒子的重力通常忽略不计),(1)若带电粒子的速度方向与磁场方向平行(相同或相反),带电粒子以入射速度v做匀速直线运动.(2)若带电粒子的速度方向与磁场方向垂直,带电粒子在垂直于磁感线的平面内,以入射速率v做匀速圆周运动.①轨道半径公式:r=mv/qB ②周期公式: T=2πm/qB8.带电粒子在复合场中运动(1)带电粒子在复合场中做直线运动①带电粒子所受合外力为零时,做匀速直线运动,处理这类问题,应根据受力平衡列方程求解.②带电粒子所受合外力恒定,且与初速度在一条直线上,粒子将作匀变速直线运动,处理这类问题,根据洛伦兹力不做功的特点,选用牛顿第二定律、动量定理、动能定理、能量守恒等规律列方程求解.(2)带电粒子在复合场中做曲线运动①当带电粒子在所受的重力与电场力等值反向时,洛伦兹力提供向心力时,带电粒子在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动.处理这类问题,往往同时应用牛顿第二定律、动能定理列方程求解.②当带电粒子所受的合外力是变力,与初速度方向不在同一直线上时,粒子做非匀变速曲线运动,这时粒子的运动轨迹既不是圆弧,也不是抛物线,一般处理这类问题,选用动能定理或能量守恒列方程求解.③由于带电粒子在复合场中受力情况复杂运动情况多变,往往出现临界问题,这时应以题目中“最大”、“最高” “至少”等词语为突破口,挖掘隐含条件,根据临界条件列出辅助方程,再与其他方程联立求解.。
磁场场知识点总结

磁场场知识点总结1. 磁场的产生磁场的产生有两种方式,一是由运动电荷产生,二是由变化电场产生。
对于第一种情况,当电流通过导线时,周围就会产生磁场。
这也解释了为什么有电流的导线周围会出现磁场。
对于第二种情况,根据麦克斯韦方程组,当电场发生变化时,就会产生磁场。
例如,当电流变化时,就会产生磁场。
2. 磁场的性质磁场有以下一些基本性质:(1) 磁场是二维的:磁场是弧线的,不存在磁场的起点或终点,也就是说,磁场是一个连续的有向线。
(2) 磁场的大小:磁场的大小用磁感应强度B来表示,单位是特斯拉(T)。
(3) 磁场的方向:磁场的方向由磁感线给出,磁感线的方向就是磁场的方向。
磁感线从磁场的北极指向南极。
(4) 磁场的作用:磁场对运动的电荷有力的作用,它使电荷受到安培力的作用,即受力方向垂直于速度方向和磁感线的平面。
(5) 磁场的特性:磁场有吸引和排斥的特性,不同磁极之间会产生磁力作用。
3. 磁感应强度磁感应强度B是描述磁场强度大小的物理量。
在真空中,磁场的磁感应强度与电场的电感应强度一样,都是标量。
磁感应强度的方向指示着磁场的方向。
使用特斯拉(T)作为单位。
磁感应强度与电流的关系由安培定律给出,即B=μ0I/(2πr),其中B为磁感应强度,μ0是真空中的磁导率,I是电流,r是电流所在导线的距离。
4. 磁场的产生与磁矩磁场是由磁矩产生的。
磁矩是一个磁性材料在外加磁场中所受的力矩最大值。
根据磁矩的方向,可以分为顺磁性和抗磁性。
当物质内的磁矩和外加磁场相互平行时,称为顺磁性,否则称为抗磁性。
5. 磁场的测量磁场的测量可以采用磁感应强度计或霍尔感应计。
磁感应强度计是一种通过测量磁感应强度大小来测量磁场的仪器,而霍尔感应计是一种通过霍尔元件的霍尔效应来测量磁感应强度大小的仪器。
6. 磁场的应用磁场在生产和生活中具有很多应用,例如电磁铁、电磁感应、永磁材料、磁共振技术等等。
其中,电磁铁是一种人造磁场的产生装置,是将电线的电流转换成磁力的装置。
大物知识点总结磁场

大物知识点总结磁场一、磁场的产生1. 电流产生的磁场安培环路定理用来计算电流在产生磁场方面的物理定律。
在一根直导线周围产生的磁场可以使用右手定则确定磁场的方向。
2. 磁性材料产生的磁场磁性物质内部原子和分子的磁矩导致了磁性物质产生的磁场。
这种磁场可以用磁化强度和磁化率描述。
3. 等效电流产生的磁场电流在弯曲闭合导线中产生的总的磁场可以用安培环路定理求和。
这种方法用于计算磁场的大小和方向。
二、磁场的性质1. 磁现象和磁性材料的分类永磁体和电磁体是两种主要的磁性材料类型。
永磁体可以自发地产生磁场,而电磁体需要外部电流或磁场来产生磁效应。
2. 磁场的作用力磁场对带电粒子或者电流产生的作用力可以用洛伦兹力定律计算。
3. 磁场的磁感应强度磁感应强度描述了磁场的强度以及方向,可以用来计算磁场对带电粒子或者磁性物质产生的作用力。
三、磁场的应用1. 磁场在电机中的应用电动机的工作原理基于磁场和电流相互作用产生运动力。
不同类型的电机使用不同的磁场产生方式。
2. 磁场在变压器中的应用变压器工作原理基于电流通过涡流产生的磁场。
变压器可以用来改变电压大小和方向。
3. 磁场在磁共振成像中的应用磁共振成像利用磁场对核磁共振现象进行成像。
磁场对磁共振信号的强度和方向产生影响,从而得到人体组织的影像。
四、磁场的测量和计算1. 磁场的测量方法磁通计量法、霍尔效应、磁力计量法等是常用的磁场测量方法。
2. 磁场的数学描述麦克斯韦方程组用来描述电磁场,磁场可以用磁感应强度、磁场强度和磁化强度等物理量来描述和计算。
总之,磁场是物质周围的一个物理场,它对带电粒子和磁性物质产生作用。
磁场的产生与磁现象、磁性材料的分类有关,其性质包括磁场的作用力和磁感应强度等,而磁场的应用包括在电机、变压器和磁共振成像等方面。
同时,磁场的测量和计算是磁场研究的重要内容,麦克斯韦方程组是描述和计算磁场的重要工具。
磁场知识点总结

磁场知识点总结磁场是物理学中的重要概念,用于描述磁力的作用和性质。
下面是磁场的一些知识点总结。
1. 磁场的基本定义磁场是一种物理现象,由磁性物体或运动电荷产生,并对其周围的物体施加力。
2. 磁场的来源磁场可以是静态的,由永久磁体等物体产生;也可以是动态的,由电流或变化的磁场产生。
3. 磁场的单位和表示磁场的单位是特斯拉(T),通常用磁感应强度B表示。
磁感应强度的方向表示磁场线的方向,磁感应强度的大小表示磁场的强度。
4. 磁场的特性磁场具有方向性和垂直性,磁场线是一条闭合的曲线,沿着磁场线的方向有一定的规则。
5. 磁场的磁力磁场对运动的电荷或磁性物体施加力,这个力称为磁力。
磁力的大小和方向取决于电荷或物体的速度和磁场的性质。
6. 洛伦兹力定律洛伦兹力定律描述了电荷在磁场中受力的规律,它表达为F =q(v × B),其中F表示受力,q表示电荷的大小,v表示速度,B表示磁感应强度。
7. 磁场的磁通量磁通量是描述磁场通过某个曲面的情况的物理量。
磁通量的单位是韦伯(Wb),表示为Φ。
磁通量的大小取决于磁场的强度和曲面的方向垂直度。
8. 高斯定律高斯定律描述了磁场的闭合性,它表达为∮B·dA = 0。
这意味着磁场的所有通量都是来自闭合磁场线的源头,没有磁单极子存在。
9. 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律描述了磁场改变时感应电动势的产生,从而导致电流的流动。
它表达为ε = -d(Φ)/dt,其中ε表示电动势,d(Φ)/dt表示磁通量的变化率。
10. 磁场的应用磁场在生活中有许多应用,如磁铁、电动机、电磁铁、磁共振成像等。
磁场还在科学研究领域有广泛的应用,如磁性材料的研究、磁导电等。
以上是对磁场的一些基本知识点的总结,其中包括磁场的基本定义、磁场的来源、磁场的单位和表示、磁场的特性、磁场的磁力、洛伦兹力定律、磁场的磁通量、高斯定律、法拉第电磁感应定律和磁场的应用等。
磁场是物理学中重要的研究对象,对于了解物质世界的本质和相关技术的应用都具有重要意义。
磁场知识点总结

磁场知识点总结一、磁场的基本概念1、磁场的定义磁场是一种看不见、摸不着的特殊物质,它存在于磁体、电流和运动电荷周围的空间中,能够对放入其中的磁体、电流或运动电荷产生力的作用。
2、磁场的性质磁场具有力的性质和能的性质。
力的性质表现为磁场对放入其中的磁体、电流或运动电荷有力的作用;能的性质表现为磁场具有能量,可以与其他形式的能量相互转化。
3、磁场的方向规定在磁场中某一点小磁针北极所指的方向为该点磁场的方向。
在磁场中可以用磁感线来形象地描述磁场的方向,磁感线上某点的切线方向即为该点的磁场方向。
二、磁感线1、磁感线的定义磁感线是在磁场中画出的一些有方向的曲线,这些曲线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向相同。
2、磁感线的特点(1)磁感线是闭合曲线,在磁体外部,磁感线从 N 极出发,回到S 极;在磁体内部,磁感线从 S 极指向 N 极。
(2)磁感线的疏密程度表示磁场的强弱,磁感线越密的地方,磁场越强;磁感线越疏的地方,磁场越弱。
(3)磁感线不相交,因为磁场中某点的磁场方向只有一个。
三、常见磁体的磁场分布1、条形磁铁的磁场条形磁铁外部的磁感线从 N 极出发,回到 S 极,内部从 S 极指向 N 极,形成闭合曲线。
两端磁性最强,中间磁性最弱。
2、蹄形磁铁的磁场蹄形磁铁的磁感线分布与条形磁铁类似,也是从 N 极出发,回到 S 极,内部从 S 极指向 N 极。
3、地磁场地球本身是一个巨大的磁体,地磁场的 N 极在地理南极附近,S 极在地理北极附近。
地磁场的磁感线从地理南极附近出发,回到地理北极附近。
不过,地磁场的磁感线与地理子午线并不完全重合,存在一定的磁偏角。
四、电流的磁场1、奥斯特实验奥斯特实验表明,通电导线周围存在磁场,这是人类第一次发现电与磁之间的联系。
2、通电直导线的磁场通电直导线周围的磁感线是以导线为圆心的一系列同心圆,其方向可以用安培定则(右手螺旋定则)来判断:用右手握住导线,让伸直的大拇指所指的方向与电流方向一致,那么弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。
磁场知识点总结

磁场知识点总结1. 磁场的基本概念磁场是指物体周围存在的一种物理现象,即物体具有磁性时,周围会形成磁场。
磁场可以用于描述磁力的作用和磁力的性质。
磁场是三维空间中的一个向量场,可以用矢量表示,具有方向和大小。
2. 磁场的特性磁场具有以下几个重要特性: - 磁场是无源无旋场:磁场的散度为零,即磁通量在闭合曲面上的积分为零;磁场的旋度也为零,即磁场的环路积分为零。
- 磁场的力线是闭合曲线:磁场的力线是一种特殊的曲线,它们是闭合的,不存在起点和终点。
- 磁场的作用力是相对运动的电荷和磁场之间的相互作用力:根据洛伦兹力定律,带电粒子在磁场中受到的力与其电荷、速度和磁场强度有关。
3. 磁场的量度和单位磁场的量度使用磁感应强度(磁场强度)来表示,符号为B,单位为特斯拉(T)。
磁感应强度的大小表示磁场的强弱,方向表示磁场的方向。
4. 磁场的产生磁场可以通过以下几种方式产生: - 电流:当电流通过导线时,会在导线周围产生磁场。
根据安培环路定理,电流所产生的磁场的强度与电流强度成正比。
- 磁体:磁体是指具有磁性的物体,如铁、钢等。
磁体可以通过磁化来产生磁场,磁场的强度与磁体的磁化强度成正比。
5. 磁场的性质磁场具有以下几个重要性质: - 磁场的极性:磁场有南极和北极之分,相同极性的磁体会相互排斥,不同极性的磁体会相互吸引。
- 磁场线:磁场线是用来描述磁场分布的曲线,它们是从磁体的北极到南极的闭合曲线。
- 磁场的磁力:磁场可以对带电粒子产生力的作用,这种力被称为磁力。
磁力的大小与电荷、速度和磁场强度有关。
6. 磁场的重要观点磁场的研究和应用涉及到很多重要观点,以下是其中几个重要观点: - 安培环路定理:安培环路定理是描述电流所产生的磁场的定理,它说明了电流所产生的磁场的强度与电流强度成正比。
- 洛伦兹力定律:洛伦兹力定律是描述带电粒子在磁场中受力的定律,它说明了带电粒子在磁场中受到的力与其电荷、速度和磁场强度有关。
史上最全磁场知识点总结

史上最全磁场知识点总结一、磁场的产生1. 磁场的产生基础磁场产生的基础是电流。
当电流通过一根直导线时,就会在它周围产生一个磁场。
这个磁场的特点是,它具有方向性,即有一个方向是“南”极,一个方向是“北”极。
并且,根据安培右手定则,可以确定电流方向与磁场方向之间的关系。
2. 磁场的产生方式除了电流产生磁场外,磁铁也能产生磁场。
在一个磁铁中,由于内部的微观磁矩的排列,就会在其周围产生一个磁场。
这种磁场是不依赖于外界条件而产生的,故而它也可以被用来作为一种磁石来应用。
二、磁场的性质1. 磁场的基本性质磁场有许多基本性质,例如,磁场是一种物质周围的力场,它具有方向性和大小的概念;磁场中有磁感应强度、磁场强度等物理量,它们可以用来描述磁场的性质;而且,磁场是一种场,它有空间分布的特性。
2. 磁场的作用磁场对于磁性物质有着磁化的作用,使得它们变得具有一定的磁性。
而且,在静电学中,我们也学到了,磁场对于运动带电粒子同样有作用,这就是洛伦兹力的作用。
这些作用是磁场在自然界中的重要表现。
三、磁场与电场的关系1. 麦克斯韦方程组麦克斯韦通过他对电磁学理论的研究,得到了著名的麦克斯韦方程组。
这个方程组很好地描述了磁场和电场之间的关系,它们通过麦克斯韦方程组联系在了一起,从而形成了电磁学理论体系。
2. 磁场与电场的作用磁场与电场之间有着多种作用,例如,它们之间的相互感应作用是电磁感应现象的基础,这种感应作用通过法拉第电磁感应定律得到了描述;而且,磁场还对于电场中的电荷有相互作用,这就是洛伦兹力的作用。
三、磁场的应用1. 磁场在物质中的应用磁场在物质中有着多种应用,例如,磁铁在物质分离、传感器、电机等方面都有着广泛的应用,它们通过磁场对于磁性物质的吸引或者排斥来达到物质分离或运动的目的。
2. 磁场在科学研究中的应用磁场不仅在物质中有着广泛的应用,而且在科学研究中也发挥了重要的作用。
例如,核磁共振成像技术就是利用了核磁共振现象对物质进行成像的技术,它在医学成像、生物物理学等方面都具有重要的应用。
有关磁场的知识点总结

有关磁场的知识点总结
1. 磁场的起源和性质
磁场的起源主要来自于电流和磁化的物质。
当电流在导体中流动时,会产生磁场。
这种磁场被称为安培磁场。
另外,磁化的物质也可以产生磁场。
这种磁场被称为磁化磁场。
磁场有许多重要的性质,比如磁场的方向总是沿着磁力线方向,磁场的强度在空间中是不均匀的,磁场具有叠加原理等。
2. 磁场的测量和单位
磁场的测量通常采用磁通量密度(也称为磁感应强度)来表示。
磁通量密度的单位是特斯拉(T)。
通常,我们使用磁场计来测量磁场强度。
同时,我们还可以借助霍尔效应和法拉第电磁感应定律来测量磁场。
3. 磁场的应用
磁场在现实生活中有许多重要的应用。
在电力工程中,磁场被用来制造电动机、变压器等设备。
在通信领域,磁场被用来制造扬声器、麦克风等设备。
在医学领域,磁场被用来制造核磁共振成像(MRI)仪器。
此外,磁场还有许多其他的应用,比如在航天、航海、矿业、材料加工等领域中都有着重要的应用。
总的来说,磁场是自然界中一种重要的场,它具有许多重要的性质和应用。
通过对磁场的深入研究,我们可以更好地理解自然界中的现象,并且可以开发出更多的技术应用。
希望这篇文章能给大家带来对磁场的更深刻的理解。
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磁场知识点总结(总4页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面,使用请直接删除(第三章)磁场知识点1.了解磁现象和磁场:能说出电流的磁效应;能描述磁场和地磁场;知道我国古代在磁现象方面的研究成果及其对人类文明的影响;能举例说明磁现象在生产和生活中的应用.用罗盘指引航向,探索航道,将船舶航向的变动与指南针指向变动的对应关系总结出来,画出的航线在古代称作“针路”或“针径”。
利用“针路”,船能够靠指南针导航。
1.磁场的产生:磁场是存在于磁体、电流和运动电荷周围空间的一种特殊形态的物质,本质上讲磁场是由于电荷运动所产生的。
变化的电场空间也产生磁场。
2.磁场的基本特性:磁场对处于其中的磁极、电流和运动电荷有力的作用;磁极与磁极、磁极与电流、电流与电流之间的相互作用都是通过磁场发生的。
3.磁场的方向:规定在磁场中任意一点小磁针北极的受力方向(小磁针静止时N极的指向)为该点处磁场方向。
4.磁现象的电本质:奥斯特发现电流磁效应(电生磁)后,安培提出分子电流假说:认为在原子、分子等物质微粒内部,存在着一种环形电流——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磁极;从而揭示了磁铁磁性的起源:磁铁的磁场和电流的磁场一样都是由电荷运动产生的;根据分子电流假说可以解释磁化、去磁等有关磁现象。
5地磁场(1)地球是一个巨大的磁体、地磁的N极在地理的南极附近,地磁的S极在地理的北极附近;(2)地磁场的分布和条形磁体磁场分布近似;(3)在地球赤道平面上,地磁场方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场相对于地球是在缓慢的运动和变化的;地磁场对于地球上的生命活动有着重要意义。
知识点2.理解磁感应强度:知道磁感应强度的概念,会运用磁感应强度的概念描述磁场.1.定义:在磁场中垂直于磁场方向的通电直导线,所受的安培力F跟电流I和导线长度L之乘积IL的比值叫做磁感应强度,定义式为B=F/IL。
2.对定义式的理解:(1)式中反映的F、B、I方向关系为:B⊥I,F⊥B,F⊥I,则F垂直于B和I所构成的平面。
(2)式子可用来量度磁场中某处磁感应强度,不决定该处磁场的强弱,该处磁感应强度大小由磁场自身性质来决定。
(3)磁感应强度是矢量,其矢量方向是小磁针在该处的北极受力方向,与安培力方向是垂直的。
(4)如果空间某处磁场是由几个磁场共同激发的,则该点处合磁场(实际磁场)是几个分磁场的矢量和;某处合磁场可以依据问题求解的需要分解为两个分磁场;磁场的分解与合成必须遵循矢量运算法则。
(5)在国际单位制中,磁感应强度的单位是特斯拉(T) 1T=1N/(A·m)知识点3.能说出磁感线特点;识别几种常见磁场的磁感线分布;会用安培定则判断通电直导线和通电线圈周围磁场方向;会计算磁通量.地磁场1.直线电流的磁场。
磁感线是以导线为圆心的同心圆,其方向用安培定则判定:右手握住导线,让伸直的大姆指指向电流方向,弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。
直线电流周围空间的磁场是非匀强磁场,距导线近,磁场强;距导线远,磁场弱。
2.环形电流的磁场。
右手握住环形导线,弯曲的四指和环形电流方向一致,伸直的大姆指所指方向就是环形电流中心轴线上磁感线的方向。
3.通电螺线管的磁场。
右手握住螺线管,让弯曲的四指指向电流方向,伸直的大姆指的指向为螺线管内部磁感线方向;长通电螺线管内部的磁感线是平行均匀分布的直线,其磁场可看成是匀强磁场,管外空间磁场与条形磁体外部空间磁场类似。
知识点4.掌握通电导线在磁场中受到的力:会计算安培力,会判断安培力方向.1.安培力:磁场对电流的作用叫安培力。
2.安培力的大小:(1)安培力的计算公式:F=BILsinθ,θ为磁场B与直导体L之间的夹角。
(2)当θ=90°时,导体与磁场垂直,安培力最大F m=BIL;当θ=0°时,导体与磁场平行,安培力为零。
(3)F=BILsinθ要求L上各点处磁感应强度相等,故该公式一般只适用于匀强磁场。
3.安培力的方向:(1)安培力方向用左手定则判定:伸开左手,使大拇指和其余四指垂直,并且都跟手掌在同一个平面内,把手放入磁场中,让磁感线垂直穿入手心,并使伸开的四指指向电流方向,那么大拇指所指的方向就是通电导体在磁场中的受力方向。
(2)F、B、I三者间方向关系:已知B、I的方向(B、I不平行时),可用左手定则确定F的唯一方向:F⊥B,F⊥I,则F垂直于B和I所构成的平面(如图所示),但已知F和B的方向,不能唯一确定I的方向。
由于I可在图中平面α内与B成任意不为零的夹角。
同理,已知F和I的方向也不能唯一确定B的方向。
4.安培力的作用点:安培力作用在导体的各部分,但直导线在匀强磁场中受安培力的作用点是导体受力部分的几何中心。
知识点5.掌握运动电荷在磁场中受到的力:会计算洛伦兹力,会判断洛伦兹力方向.1.洛仑兹力的概念。
磁场对运动电荷的作用力叫洛仑兹力。
2.洛仑兹力的大小。
(1)洛仑兹力计算式为F=qvBsinθ,其中θ为v与B之间的夹角;(2)当θ=0°时,v∥B,F =0;当θ=90°时,v⊥B,F最大,最大值F max=qvB。
3.洛仑兹力的方向。
(1)洛仑兹力的方向用左手定则判定:伸开左手,使大拇指和其余四指垂直,并且都跟手掌在同一平面内,把手放入磁场中,让磁感线垂直穿入掌心,四指指向正电荷的运动方向,那么,大拇指所指的方向就是正电荷所受洛仑兹力的方向;如果运动电荷为负电荷,则四指指向负电荷运动的反方向。
(2)F、v、B三者方向间的关系。
已知v、B 的方向,可以由左手定则确定F的唯一方向:F⊥v、F⊥B、则F垂直于v和B所构成的平面(如图所示);但已知F和B的方向,不能唯一确定v的方向,由于v可以在v和B所确定的平面内与B成不为零的任意夹角,同理已知F和v的方向,也不能唯一确定B的方向。
(二)洛仑兹力的特性1.洛仑兹力计算公式F洛=qvB可由安培力公式F安=BIL和电流的微观表达式I=nqvS共同推导出:F安=BIL=B(nqvS)L =(nSL)qvB,而导体L中运动电荷的总数目为N=nsL,故每一个运动电荷受洛伦兹力为F洛=F安/N=qvB。
安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现。
2.无论电荷的速度方向与磁场方向间的关系如何,洛仑兹力的方向永远与电荷的速度方向垂直,因此洛仑兹力只改变运动电荷的速度方向,不对运动电荷作功,也不改变运动电荷的速率和动能。
知识点6.掌握带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式和周期公式,能运用圆周运动规律分析带电粒子在匀强磁场中运动的问题;能说明质谱仪、回旋加速器的工作原理.BIFα1.带电粒子不计重力、只受洛仑兹力作用,在匀强磁场中有三种运动:(1)带电粒子速度方向与磁场方向平行(同向或反向)时,粒子不受洛仑兹力,作匀速直线运动。
(2)粒子速度方向与磁场方向垂直,带电粒子在垂直于磁感线的平面内以入射速度v作匀速圆周运动,其向心力为洛仑兹力。
(3)若带电粒子的速度方向与磁场方向成一夹角θ(θ≠0°,θ≠90°),则粒子的运动轨迹是一螺旋线(其轨迹如图):粒子垂直磁场方向作匀速圆周运动,平行磁场方向作匀速运动,螺距S=v∥T。
2.带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的几个基本公式。
(1)向心力公式:qvB=mv2/r;(2)轨道半径公式:r=mv/qB;(3)周期、频率公式:T=2πr/v=2πm/qB,f=qB/2πm;(4)角速度公式:ω=2π/T=qB/m;(5)动能公式E k=mv2/2=P2/2m=(BqR)2/2m(其中P为粒子动量的大小)。
3、质谱议(1)质谱仪的结构:质谱仪由静电加速电极、速度选择器、偏转磁场、显示屏等组成。
①速度选择器:如图示,在平行板电容器间加有正交的匀强电场和匀强磁场,运动电荷垂直于电场及磁场射入.沿直线运动的电荷受到的电场力和洛仑兹力满足:qBv=qE,故速率v=E/B的粒子,即使电性不同,荷质比不同,也可沿直线穿出右侧小孔.而其它速率的粒子或者上偏,或者下偏,无法穿出右孔,从而该装置可达到选速及控速的目的.②质谱仪的工作原理12mv2=qU, v =2qUm, r=mvqB=2mUqB2,r和进入磁场的速度无关,进入同一磁场时,r∝mq,而且这些个量中,U、B、r可以直接测量,那么,我们可以用装置来测量比荷。
如果再已知带电粒子的电荷量q,就可算出它的质量。
质子数相同而质量数不同的原子互称为同位素。
在上图中,如果容器A中含有电荷量相同而质量有微小差别的粒子,根据例题中的结果可知,它们进入磁场后将沿着不同的半径做圆周运动,打到照相底片不同的地方,在底片上形成若干谱线状的细条,叫质谱线。
每一条对应于一定的质量,从谱线的位置可以知道圆周的半径r,如果再已知带电粒子的电荷量q,就可算出它的质量。
这种仪器叫做质谱议。
③使带电粒子加速的方法:利用加速电场给带电粒子加速。
由动能定理W=ΔE k, qU=12mv2, v=2qUm 为了提高粒子能量,可让粒子经过多次电场来加速,带电粒子增加的动能ΔE=12mv2-12mv02=q(U1+U2+U3+……+U n)缺陷:直线加速器占有的空间范围大,在有限的空间范围内制造直线加速器受到一定的限制.④回旋加速器(1)结构:两个D形盒及两个大磁极;D形盒间的窄缝;高频交流电。
回旋加速器是利用电场对电荷的加速作用和磁场对运动电荷的偏转作用,在较小的范围内来获得高能粒子的装置。
(2)工作原理:①磁场的作用:带电粒子以某一速度垂直磁场方向进入匀强磁场时,只在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,其中周期和速率与半径无关,使带电粒子每次进入D形盒中都能运动相等时间(半个周期)后,平行于电场方向进入电场中加速。
②θBSVVV电场的作用:回旋加速器的两个D 形盒之间的窄缝区域存在周期性变化的并垂直于两D 形盒直径的匀强电场,加速就是在这个区域完成的。
③交变电压:为保证每次带电粒子经过狭缝时均被加速,使之能量不断提高,要在狭缝处加一个与T =2πm qB相同的交变电压。
④D 形金属扁盒的主要作用是起到静电屏蔽作用,使得盒内空间的电场极弱,这样就可以使运动的粒子只受洛伦兹力的作用做匀速圆周运动。
在加速区域中也有磁场,但由于加速区间距离很小,磁场对带电粒子的加速过程的影响很小,因此,可以忽略磁场的影响。
设D 形盒的半径为R ,由qvB =m v 2R 得,粒子可能获得的最大动能E km =12mv m 2=(qBR)22m可见:带电粒子获得的最大能量与D 形盒半径有关,受D 形盒半径R 的限制,带电粒子获得的能量也是有限的。