我总结(电场能量守恒与磁场)
大学物理第7章恒定磁场(总结)

磁场对物质的影响实验
总结词
磁场对物质的影响实验是研究磁场对物质性 质和行为影响的实验,通过观察物质在磁场 中的变化,可以深入了解物质的磁学性质和 磁场的作用机制。
详细描述
在磁场对物质的影响实验中,常见的实验对 象包括铁磁性材料、抗磁性材料和顺磁性材 料等。通过观察这些材料在磁场中的磁化、 磁致伸缩等现象,可以研究磁场对物质内部 微观结构和宏观性质的影响。此外,还可以 通过测量物质的磁化曲线和磁滞回线等参数 ,进一步探究物质的磁学性质和磁畴结构。
毕奥-萨伐尔定律
02
描述了电流在空间中产生的磁场分布,即电流元在其周围空间
产生的磁场与电流元、距离有关。
磁场的高斯定理
03
表明磁场是无源场,即穿过任意闭合曲面的磁通量恒等于零。
磁场中的电流和磁动势
安培环路定律
描述了电流在磁场中所受的力与 电流、磁动势之间的关系,即磁 场中的电流所受的力与电流、磁 动势沿闭合回路的线积分成正比。
磁流体动力学
研究磁场对流体运动的影响,如磁场对流体流动的导向、加速和 减速作用。
磁力
磁场可以产生磁力,对物体进行吸引或排斥,可以用于物体的悬 浮、分离和搬运等。
磁电阻
某些材料的电阻会受到磁场的影响,这种现象称为磁电阻效应, 可以用于电子器件的设计。
磁场的工程应用
1 2
磁悬浮技术
利用磁场对物体的排斥力,实现物体的无接触悬 浮,广泛应用于高速交通、悬浮列车等领域。
磁动势
描述了产生磁场的电流的量,即 磁动势等于产生磁场的电流与线 圈匝数的乘积。
磁阻
描述了磁通通过不同材料的难易 程度,即磁阻等于材料磁导率与 材料厚度的乘积。
磁场中的力
安培力
电场的能量守恒与电荷守恒

电场的能量守恒与电荷守恒电场是由电荷产生并影响其他电荷的一种物理现象。
在研究电场过程中,能量守恒和电荷守恒是两个重要的物理规律。
本文将深入探讨电场的能量守恒和电荷守恒原理,并分析它们在电场中的应用和意义。
一、电场的能量守恒电场的能量守恒原理是指在电场中,能量的总量保持不变。
根据电磁场的理论,电场能量主要包括电势能和电磁能。
电势能是指电荷由于在电场中的位置而具有的能量。
它与电荷之间的距离和电势之间的差异有关。
在电场中,电荷从一个位置移动到另一个位置,其电势能会发生变化。
根据电势能与电荷之间的关系,我们可以得出电场的能量守恒公式:ΔPE = q(V2 - V1)其中,ΔPE表示电势能的变化量,q表示电荷的大小,V1和V2分别表示起始位置和终止位置处的电势。
电磁能是指电场与磁场相互作用而产生的能量。
在电场中,当电荷受到电场力的作用而加速运动时,电磁能会转化为动能;当电荷由于碰撞或摩擦而减速时,动能会转化为电磁能。
根据动能和电磁能的转化关系,我们可以得出电场的能量守恒公式:ΔKE + ΔEM = 0其中,ΔKE表示动能的变化量,ΔEM表示电磁能的变化量。
从上述公式可以看出,在电场中,电势能的变化量与电磁能的变化量是相互抵消的,即ΔPE + ΔKE + ΔEM = 0。
这意味着在电场过程中,电势能的损失会被电磁能的增加所抵消,从而保持能量不变。
电场的能量守恒原理在现实生活中有着广泛的应用。
例如,电力输送过程中,电能转化为电势能和电磁能;电容器的充电和放电过程中,电势能和电磁能相互转化。
了解电场的能量守恒原理有助于我们更好地理解电场现象,并能为电力工程等领域的设计和应用提供理论支持。
二、电场的电荷守恒电场的电荷守恒原理是指在电场中,电荷的总量保持不变。
根据库仑定律,电荷和电场之间存在一种相互作用的力,当两个电荷之间产生相互作用时,它们所携带的电荷不会发生改变。
电荷守恒原理是守恒定律的具体应用之一,与能量守恒原理类似。
电场、磁场知识点总结.

高二物理选修3-1 电场、磁场基本知识电场基本知识1.元电荷:e=1.60×10-19C(带电体电荷量等于元电荷的整数倍)2.深刻理解库仑定律和电荷守恒定律。
(1)库仑定律:真空中两个点电荷之间相互作用的电力,跟它们的电荷量的乘积成正比,跟它们的距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上。
即:F=kQ1Q2/r2(其中k为静电力常量, k=9.0×109N.m2/c2)成立条件:①真空中(空气中也近似成立),②点电荷。
即带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计。
(这一点与万有引力很相似,但又有不同:对质量均匀分布的球,无论两球相距多近,r都等于球心距;而对带电导体球,距离近了以后,电荷会重新分布,不能再用球心间距代替r)。
(2)电荷守恒定律:系统与外界无电荷交换时,系统的电荷代数和守恒。
3.两个完全相同的导体球相互接触后的电荷的分配规律:(1)若为带电导体球和不带电导体球接触,则电荷平分;(2)若两个带电导体球带同种电荷,则总电荷平分;(3)若两个带电导体球带异种电荷,则先中和再平分.4.三个自由的点电荷在只受库仑力作用下平衡,则有:三个点电荷一定在一条直线上,同种电荷放两边,异种电荷放中间,且靠近电荷量小的一边(巧记“两同夹一异、两大夹一小、近小远大”)5.电场强度:(1)定义式:E=F/q{q:检验电荷的电量,方向与正电荷受力方向相同}(2)真空中点电荷形成的电场:E=kQ/r2 {r:源电荷到该位置的距离,Q:源电荷的电量,方向由场源电荷的正负确定}(3)匀强电场的场强:E=UAB/d {d:AB两点在场强方向的距离}(4)导体静电平衡时,内部场强为零即感应电荷的场强与外电场的场强等大反向E感=-E外注:电场强度是矢量,满足矢量叠加原理(即遵循平行四边形定则) 6.电场线:不相交,不闭合,是假想的,实际不存在,有以下特点:(1)用电场线的疏密程度表示场强的相对大小:电场线越密集的地方场强越大,越稀疏的地方场强越小(2)用电场线的切线方向表示场强的方向(3)沿电场强度的方向电势降低最快(4)电场线从正电荷(或无限远处)出发,终止于无限远处(或负电荷)(5)电场线与等势面垂直(6)沿电场线的方向,电势逐渐降低(7)电场线与带电粒子运动轨迹重合的条件:a.电场线是直线b.带电粒子只受电场力作用,或受其他力,但其他力的合力的方向沿电场线所在直线方向,或其他力合力为零C.带电粒子初速度为零或初速度方向沿电场线所在的直线。
电磁场理论中的电场能量与磁场能量

电磁场理论中的电场能量与磁场能量电磁场是物质世界中最基本的物理现象之一,它包括电场和磁场两个方面。
在电磁场理论中,电场能量和磁场能量是非常重要的概念。
本文将探讨电场能量和磁场能量的性质和相互关系。
首先,我们来看电场能量。
电场能量是指电场所具有的能量。
当电荷在电场中移动时,电场对电荷做功,将能量传递给电荷。
这个能量的大小与电荷的大小、电场的强度以及电荷在电场中移动的距离有关。
根据电场能量的定义,我们可以得到电场能量的表达式:\[E_e = \frac{1}{2}\epsilon_0\int |\mathbf{E}|^2 dV\]其中,\(E_e\)表示电场能量,\(\epsilon_0\)是真空介电常数,\(\mathbf{E}\)是电场强度矢量,\(dV\)表示体积元素。
这个积分表示对整个空间中的电场能量密度进行积分。
接下来,我们转向磁场能量。
磁场能量是指磁场所具有的能量。
当电流通过导线时,会产生磁场。
磁场能量可以通过电流对磁场做功来传递。
磁场能量的大小与电流的大小、磁场的强度以及电流在磁场中移动的距离有关。
根据磁场能量的定义,我们可以得到磁场能量的表达式:\[E_m = \frac{1}{2\mu_0}\int |\mathbf{B}|^2 dV\]其中,\(E_m\)表示磁场能量,\(\mu_0\)是真空磁导率,\(\mathbf{B}\)是磁感应强度矢量,\(dV\)表示体积元素。
这个积分表示对整个空间中的磁场能量密度进行积分。
电场能量和磁场能量之间存在着密切的关系,即电磁场能量守恒定律。
根据这个定律,电场能量和磁场能量的总和在任何时刻都保持不变。
当电场能量减少时,磁场能量会相应增加,反之亦然。
这种能量的转化和传递是由电磁场的相互作用引起的。
除了能量守恒定律,电场能量和磁场能量还满足一些其他的性质。
首先,它们都是正定量,即它们的值始终大于等于零。
其次,它们都与场强的平方成正比,即它们的大小与场强的平方成正比。
电场中的能量守恒

电场中的能量守恒李树祥(特级教师)在力学的学习中,我们知道,如果一个物体有重力做功时,则此物体的重力势能会和其他形式的能之间发生转化,当仅有重力做功时,则重力势能和动能之间相互转化,二者能量之和即机械能保持不变,这就是机械能守恒。
那么当带电粒子在电场中运动时,如果电场力对带电粒子做功,则会使电势能和其他形式的能发生转化,在转化的过程中,又有哪些能量守恒关系呢?一、在电场中,如果仅有电场力做功,则带电物体的电势能和动能之间相互转化,但二者之和保持不变。
例1、如图所示,实线为电场线,虚线为等势面,相邻两等势面间的电势差相等,一个带正电的粒子在等势面L 3处的动能为20J ,运动到等势面L 1处时动能为零;现取L 2为零电势参考平面,则当此粒子的电势能为4J 时,它的动能为(不计重力及空气阻力)( )A .16JB .10JC .6JD .4J解析:由于粒子只有电场力做功,故动能与电势能之和保持不变,即φ1q+EK1=φ3q+EK3。
由题意知φ1-φ2=φ2-φ3,φ2=0,得φ1=-φ3,带入上式有φ1q+0=-φ1q+20,得φ1q=10。
由于在L1处时动能为零,所以带电粒子动能与电势能之和为10J ,因此当带电粒子电势能为4J 时,其动能应为6J ,答案选C 。
二、在电场中,如果只有电场力和重力做功,则带电物体电势能、重力势能和动能之间相互转化,但三者之和保持不变。
例2、一带负电q 的油滴,从A 点以速度v0与水平方向成 角射入沿水平方向的匀强电场中,如图1.已知油滴质量为m ,重力加速度为g ,测得油滴在电场中达到最高点B 时,它的速度大小恰为v0,则B 点的位置:A.在A 点的正上方B.在A 点的左上方C.在A 点的右上方D.无法判断解析:油滴在运动过程中,由于只受重力和电场力作用,因此重力势能、电势能和动能之和保持不变。
油滴在A 、B 两处速度大小相等,即动能相同。
点B 的位置高于A 点,所以油滴在B 点重力势能大于在A 点的重力势能,由三者能量之和保持不变可知,油滴在B 点电势能一定小于在A 点的电势能,这就说明电场力对油滴做了正功,从而使电势能减少,因油滴带负电,所受电场力的方向和电场线方向相反,所以油滴要逆着电场线方向运动,电场力才能做正功,所以B 点应在A 点左上方。
电场 磁场 知识点归纳

静电和静电场(一)电荷、电荷守恒定律1、电荷(1)两种电荷:自然界存在两种电荷,正电荷和负电荷。
(2)电荷量:电荷量指物体所带电荷的多少,单位是库仑,简称库,符号C。
(3)元电荷:电子所带电荷量e=1.60×10-19c,所以带电体的电荷量等于e或是e的整数倍,因此e称元电荷。
2、电荷守恒定律:电荷既不能创造,也不能被消灭,它只能从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分,在转移的过程中,电荷总量不变。
(二)库仑定律(1)内容:真空中两个点电荷间的作用力跟它们所带电量的乘积成正比,跟它们距离的平方成反比,作用力的方向在两点电荷的连线上。
(2)公式:,式中K=9×109N·m2/c2叫静电常数。
(3)适用条件:①真空;②点电荷。
(三)电场、电场强度1、电场(1)电场:带电体周围存在一种物质,是电荷间相互作用的媒体。
(2)电场的最基本性质是对放入其中的电荷有力的作用。
2、电场强度(1)定义:放于电场中某点的电荷所受电场力与此电荷的电荷量的比值,叫电场强度,用E表示。
(2)定义式:。
单位:N/c或V/m 方向:矢量,其方向为正电荷在电场中的受力方向(3)电场强度只与电场有关,与电场中是否有试探电荷无关,与试探电荷的电量无关。
(4)点电荷场强的计算式:(四)电场线及其性质1、电场线:在电场中画出一系列从正电荷或无穷远处出发到负电荷或无穷远处终止的曲线,曲线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致,此曲线叫电场线。
2、电场线的特点:(1)电场线是起源于正电荷或无穷远处,终止于负电荷或无穷远处的有源线。
(2)电场线不闭合,不相交相切,不间断的曲线。
(3)电场线的疏密反映电场的强弱,电场线密的地方场强大,电场线稀的地方场强小。
(4)电场线不表示电荷在电场中的运动轨迹,也不是客观存在的曲线,而是人们为了形象直观的描述电场而假想的曲线。
(5)在满足下列三个条件的情况下,电荷才可以沿电场线运动。
电场磁场基本规律总结

E静 dl 0
静
感
B 在稳恒条件下,一切物理量不随时间变化, 0 t 静电场的环路定理 E dl 0
L
9
涡电流 1.涡电流 将导体放入变化的磁场中时, 由于在变化的磁场周围存在着涡 旋的感生电场,感生电场作用在 导体内的自由电荷上,使电荷运 动,形成涡电流。
L
S1
H dl I j dS
H dl
L
L
K
S2
j dS 0
14
对于同一个环路 L,由于对环路所张的曲面不 同,所得到的结果也不同。 为了使稳恒磁场的安培环路定理也适用于非稳恒电 流的电路,麦克斯韦提出了位移电流的假设。
感生电场为有旋场 为非保守场作功与路径有关
静电场为无旋场 为保守场作功与路径无关
E dl 0
d m i E感 dl dt
感生电场为无源场
静电场为有源场
q E dS
0
E感 dS 0
dB 增加 k ,求空间的感生电场的分布情况。 dt 解: 由于磁场均匀增加,圆形磁场 R 区域内、外 E感线为一系列同心圆; 1. r < R 区域: 作半径为 r 的环形路径; o r 设涡旋电场的绕向也为逆时针方向。 B dB B dS dS E感 dl s dt s t
E感
R dB 2 dt
6
dB 2 E 感 2r R dt 2 R dB 1 所以 E 感 2r dt r
o
R
r
E感分布曲线
电场知识点归纳总结(经典)

引言概述电场是物理学中的重要概念之一,对于理解静电、电磁场、电荷运动等现象具有重要意义。
本文将对电场的相关知识进行归纳总结,以帮助读者全面理解电场的特性和应用。
正文内容一、电场的定义和基本特性1.电场的定义:电场是指空间中由电荷引起的电力作用的性质和规律的总和。
2.电场的强度和方向:电场的强度表示在某一点产生的电场力对单位正电荷所作的力,其方向沿该力的方向。
3.电场线:电场线是用来表示电场强度方向的虚拟曲线,其切线方向表示该点的电场强度方向,而曲线的稠密程度表示电场强度大小。
4.电场的叠加原理:当有多个电荷共同作用时,它们所产生的电场可以通过矢量相加的方式得到。
二、电势能和电势1.电势能:电势能是指在电场中将带电物体由无穷远处移动到某一位置所需克服的力所做的功。
电势能与电荷的位置和电场强度有关。
2.电势:电势是指电场中单位正电荷所具有的电势能。
电势可以用来描述电场的强弱,其大小与电荷量和电势能之比有关。
三、高斯定律和电通量1.高斯定律的表述:高斯定律描述了电场通过一个闭合曲面的总电通量与该曲面内包围的电荷量之间的关系。
2.电通量的概念:电通量是指电场通过一个给定曲面的总电场线数。
四、电介质和电容1.电介质的特性:电介质是指那些在电场下有极化现象发生的物质,具有较高的介电常数。
电介质可以改变电场的分布和电场强度。
2.电容的定义和计算:电容是指电场中两个导体之间存储电荷的能力,通常用电容量来表示。
电容量的计算与电介质、导体形状和电场强度有关。
五、电场中的能量和能量守恒1.电场能量的计算:电场能量是指电场在给定空间内存储的能量,可以通过电势能和电荷分布计算得到。
2.能量守恒定律:电场中的能量守恒定律表明,电场能量的变化必须等于能量的输入减去输出。
总结通过本文对电场的归纳总结,我们对电场的定义和基本特性、电势能和电势、高斯定律和电通量、电介质和电容以及电场中的能量和能量守恒等方面有了更深入的理解。
电场作为物理学中的重要概念,对于现代科学技术的发展具有重要意义,我们希望读者通过本文的学习能够进一步掌握电场的相关知识,并将其应用到实际问题中。
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电场1.电荷周围存在电场.:库仑定律。
2.电场的大小:单位电量的电荷在电场中受到的电场力。
检验电荷受到的力越大那。
电场线越密集电场越大。
3.场强是描述电场性质的物质的物理量,只由电场决定,与检验电荷无关.例如在Aq的大小无关,.不能理解为,.4.场强是矢量.,其方向为正电荷的受力方向为该点场强方向.5.电场强度和电场力是两个不同的物理量,就像速度和位移是完全不同的两个概念.最根本不同的是:场强是表示电场的性质的物理量,电场力是电荷在电场中受的电场的作用力.注意.而.6.场强可以合成分解,并遵守平行四边形法则,如图示2所示.Q A与Q B在C处的场强分别为E A、E B,E即是E A与E B的合成场强.若在C处放一个-q点电荷,所受电场力方向应与E反方向.7.电荷守恒定律:系统与外界无电荷交换时,系统的电荷代数和守恒。
8.三.电场线1.电场线是描述电场强度分布的一族曲线.描述方法:用曲线的疏密描述电场的强弱,用曲线某点的切线方向表示该点场强方向.2.电场的特点:(1).在静电场中,电场线从正电荷起,终于负电荷,不闭合曲线.(2).电场线不能相交,否则一点将有两个场强方向.(3).电场线不是电场里实际存在的线,是为使电场形象化的假想线.3. 点电荷的电场线.图3、图4为正、负点电荷电场线的分布,应熟悉.从图5可看出,E 1为+Q 在A 处的场强,E 2为-Q 在A 处的场强,E 为E 1与E 2的合场强,正好为电场线在A 的切线。
两个点电荷形成的电场中,每条电场线上每个点符合上述的关系。
4.匀强电场(1) .定义:在电场的某一区域里,如果各点场强大小和方向都相同,这个区域的电场叫匀强电场.(2) .电场线如图6所示.电场线互相平行的直线,线间距离相等.(3) .两块靠近、正对且等大平行的金属板,分别带等量正负电荷时,它们之间的电场是匀强电场.边缘附近除外.5、公式四.电场中的导体.1. 导体的特征:导体内部有大量可以自由移动的电荷.金属导体可自由移动是自由电子.2. 静电感应:导体内的自由电荷是电场的作用而重新分布的现象.认真分析如图所示的物理过程:把金属导体置于匀强电场中.金属导体中自由电子在电场力作用向左运动,达到左外表面,而右外表面带正电.金属导体外表面带的等量正负电荷称为感应电荷,感应电荷形成电场E '的方向与电场E 方向相反向左,E '随着感应电荷增加而变大,当E '=E 时,导体内场强为零,自由电子不受电场力作用,停止定向运动.达到静电平衡.静电平衡:导体中(包括表面)没有电荷走向移动的状态叫静电平衡.3. 在导体处于静电平衡状态时有(1) .在导体内部的场强处处为零(2) .导体表面任何一点场强方向与该点表面垂直.(3) .电荷只能分布在外表面上.4. 利用处于静电平衡状态时,导体内部场强处处为零的特点,利用金属网罩(金属包皮)把外电场遮住,使内部不受电场影响即静电屏数.3. 深刻理解电场的能的性质。
(1)电势φ:是描述电场能的性质的物理量。
①电势定义为φ=规定:正电荷在电场中某点具有的电势能越大,该点电势越高。
②电势的值与零电势的选取有关,通常取离电场无穷远处电势为零;实际应用中常取大地电势为零。
③当存在几个“场源”时,某处合电场的电势为各“场源”在此处电场的电势的代数和。
④电势差,A、B间电势差U AB=ΦA-ΦB;B、A间电势差U BA=ΦB-ΦA,显然U AB=-U BA,电势差的值与零电势的选取无关。
(2)电势能:电荷在电场中由电荷和电场的相对位置所决定的能,它具有相对性,即电势能的零点选取具有任意性;系统性,即电势能是电荷与电场所共有。
①电势能可用E=q△Ф计算。
②由于电荷有正、负,电势也有正、负(分别表示高于和低于零电势),故用E=qФ计算电势能时,需带符号运算。
4. 掌握电场力做功计算方法(1)电场力做功与电荷电势能的变化的关系。
电场力对电荷做正功时,电荷电势能减少;电场力对电荷做负功时,电荷电势能增加,电势能增加或减少的数值等于电场力做功的数值。
(2)电场力做功的特点电荷在电场中任意两点间移动时,它的电势能的变化量是确定的,因而移动电荷做功的值也是确定的,所以,电场力移动电荷所做的功,与移动的路径无关,仅与始末位置的电势差有关,这与重力做功十分相似。
(3)计算方法①由功的定义式W=F·S来计算,但在中学阶段,限于数学基础,要求式中F为恒力才行,所以,这个方法有局限性,仅在匀强电场中使用。
②用结论“电场力做功等于电荷电势能增量的负值”来计算,即W=-,已知电荷电势能的值时求电场力的功比较方便。
③用W=qU AB来计算,此时,一般又有两个方案:一是严格带符号运算,q 和U AB均考虚正和负,所得W的正、负直接表明电场力做功的正、负;二是只取绝对值进行计算,所得W只是功的数值,至于做正功还是负功?可用力学知识判定。
6. 深刻理解电容器电容概念电容器的电容C=Q/U=△Q/△U,此式为定义式,适用于任何电容器。
平行板电容器的电容的决定式为c=。
对平行板电容器有关的Q、E、U、C的讨论要熟记两种情况:(1)若两极保持与电源相连,则两极板间电压U不变;(2)若充电后断开电源,则带电量Q不变。
功率电阻(特别推介)2010高考物理专题复习――磁场一、磁场1、磁场和电场一样,是物质存在的另一种形式,是客观存在。
小磁针的指南指北表明地球是一个大磁体。
磁体周围空间存在磁场;电流周围空间也存在磁场。
2、电流周围空间存在磁场,电流是大量运动电荷形成的,所以运动电荷周围空间也有磁场。
静止电荷周围空间没有磁场。
3、磁场存在于磁体、电流、运动电荷周围的空间。
磁场是物质存在的一种形式。
磁场对磁体、电流都有磁力作用。
4、与用检验电荷检验电场存在一样,可以用小磁针来检验磁场的存在。
如图所示为证明通电导线周围有磁场存在——奥斯特实验,以及磁场对电流有力的作用实验。
1.地磁场地球本身是一个磁体,附近存在的磁场叫地磁场,地磁的南极在地球北极附近,地磁的北极在地球的南极附近。
2.地磁体周围的磁场分布与条形磁铁周围的磁场分布情况相似。
3.指南针放在地球周围的指南针静止时能够指南北,就是受到了地磁场作用的结果。
4.磁偏角地球的地理两极与地磁两极并不重合,磁针并非准确地指南或指北,其间有一个交角,叫地磁偏角,简称磁偏角。
二、磁场的方向1、在电场中,电场方向是人们规定的,同理,人们也规定了磁场的方向。
2、规定:3、在磁场中的任意一点小磁针北极受力的方向就是那一点的磁场方向。
4、确定磁场方向的方法是:5、将一不受外力的小磁针放入磁场中需测定的位置,当小磁针在该位置静止时,小磁针N极的指向即为该点的磁场方向。
6、磁体磁场:可以利用同名磁极相斥,异名磁极相吸的方法来判定磁场方向。
7、电流磁场:利用安培定则(也叫右手螺旋定则)判定磁场方向。
三、磁感线在磁场中画出有方向的曲线表示磁感线,在这些曲线上,每一点的切线方向都跟该点的磁场方向相同。
(1)磁感线上每一点切线方向跟该点磁场方向相同。
(2)磁感线特点(1)磁感线的疏密反映磁场的强弱,磁感线越密的地方表示磁场越强,磁感线越疏的地方表示磁场越弱。
(2)磁感线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向。
(3)磁场中的任何一条磁感线都是闭合曲线,在磁体外部由N极到S极,在磁体内部由S极到N极。
以下各图分别为条形磁体、蹄形磁体、直线电流、环行电流的磁场说明:①磁感线是为了形象地描述磁场而在磁场中假想出来的一组有方向的曲线,并不是客观存在于磁场中的真实曲线。
②磁感线与电场线类似,在空间不能相交,不能相切,也不能中断。
四、几种常见磁场1通电直导线周围的磁场(1)安培定则:右手握住导线,让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致,弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向,这个规律也叫右手螺旋定则。
(2)磁感线分布如图所示:说明:①通电直导线周围的磁感线是以导线上各点为圆心的同心圆,实际上电流磁场应为空间图形。
②直线电流的磁场无磁极。
③磁场的强弱与距导线的距离有关,离导线越近磁场越强,离导线越远磁场越弱。
④图中的“×”号表示磁场方向垂直进入纸面,“·”表示磁场方向垂直离开纸面。
2.环形电流的磁场(1)安培定则:让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致,伸直的拇指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向。
(2)磁感线分布如图所示:(3)几种常用的磁感线不同画法。
说明:①环形电流的磁场类似于条形磁铁的磁场,其两侧分别是N极和S极。
②由于磁感线均为闭合曲线,所以环内、外磁感线条数相等,故环内磁场强,环外磁场弱。
③环形电流的磁场在微观上可看成无数根很短的直线电流的磁场的叠加。
3.通电螺线管的磁场(1)安培定则:用右手握住螺线管,让弯曲时四指的方向跟电流方向一致,大拇指所指的方向就是螺线管中心轴线上的磁感线方向。
(2)磁感线分布:如图所示。
(3)几种常用的磁感线不同的画法。
说明:①通电螺线管的磁场分布:外部与条形磁铁外部的磁场分布情况相同,两端分别为N 极和S极。
管内(边缘除外)是匀强磁场,磁场分布由S极指向N极。
②环形电流宏观上其实就是只有一匝的通电螺线管,通电螺线管则是由许多匝环形电流串联而成的。
因此,通电螺线管的磁场也就是这些环形电流磁场的叠加。
③不管是磁体的磁场还是电流的磁场,其分布都是在立体空间的,要熟练掌握其立体图、纵截面图、横横面图的画法及转换。
4.匀强磁场(1)定义:在磁场的某个区域内,如果各点的磁感应强度大小和方向都相同,这个区域内的磁场叫做匀强磁场。
(2)磁感线分布特点:间距相同的平行直线。
(3)产生:距离很近的两个异名磁极之间的磁场除边缘部分外可以认为是匀强磁场;相隔一定距离的两个平行放置的线圈通电时,其中间区域的磁场也是匀强磁场,如图所示:五、磁感应强度1、磁感应强度为了表征磁场的强弱和方向,我们引入一个新的物理量:磁感应强度。
描述磁场强弱和方向的物理量,用符号“B”表示。
通过精确的实验可以知道,当通电直导线在匀强磁场中与磁场方向垂直时,受到磁场对它的力的作用。
对于同一磁场,当电流加倍时,通电导线受到的磁场力也加倍,这说明通电导线受到的磁场力与通过它的电流强度成正比。
而当通电导线长度加倍时,它受到的磁场力也加倍,这说明通电导线受到的磁场力与导线长也成正比。
对于磁场中某处来说,通电导线在该处受的磁场力F与通电电流强度I与导线长度L乘积的比值是一个恒量,它与电流强度和导线长度的大小均无关。
在磁场中不同位置,这个比值可能各不相同,因此,这个比值反映了磁场的强弱。
(1)磁感应强度的定义电流元①定义:物理学中把很短一段通电导线中的电流I与导线长度L的乘积IL叫做电流元。
②理解:孤立的电流元是不存在的,因为要使导线中有电流,就必须把它连到电源上。