磁场专题复习

磁场专题复习一、基本概念1、磁场：磁体和电流（奥斯特）周围有磁场2、磁场的基本性质：对放入其中的磁体或通电导体会产生磁力作用。3、磁感线的特性（1）假想线（2）磁体外部从N到S，内部从S到N，形成闭合曲线（3）疏密描述强弱，切线描述方向4、典型磁场地磁场地球表面：磁场方向从南向北南半球：斜向上北半球：斜向下5、磁感应强度B定义式：B=F/ILB的大小与F、I、L的大小无关单位：1T=1N/A·m方向：与小磁针N极受力方向一致6、磁通量Φ公式：Ф=BSsinθθ为平面跟磁场方向夹角单位：1Wb＝1T·1m2．意义:垂直于磁场方向的1m2面积中，磁感线的条数跟那里的磁感应强度的数值相同.磁通密度:B=Φ/S，磁感应强度又叫做磁通密度1T=1Wb/m2=1N/A•m磁通量是标量,但是有正负.如果将从平面某一侧穿入的磁通量为正,则从平面反一侧穿入的磁通量为负.7、安培分子电流假说1、内容：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，这就是分子电流假说。2、用安培分子电流假说解释现象（1）为什么有些物质有磁性、有些物质没有磁性？（2）为什么有些本来没有磁性的物质有的可以被磁化？本来有磁性的物质在高温或者受到猛烈撞击时会失去磁性？例1、下列说法正确的是：()A、电荷在某处不受电场力作用，则该处电场强度一定为零B、一小段通电导线在某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度一定为零；C、表征电场中某点的强度，是把一个检验电荷放到该点时受到的电场力与检验电荷本身电量的比值；D、表征磁场中某点强弱，是把一小段通电导线放在该点时受到的磁场力与该小段导线的长度和电流的乘积的比值。AC例2、如图所示，矩形线框abcd，处于磁感应强为B=0.2T的匀强磁场中，线框面积为S=0.3m2，线框从图示位置转过60°，线框中磁通量变化量为，线框在后来位置时磁通密度为。解析：线框在图示位置时、磁通量Φ1=BS=0.2×0.3=0.06Wb，当线框转过60°时，此时磁量φ2=BScos60°=0.03Wb,所以Δφ=Φ1－φ2=0.03Wb。线框处于匀强磁场中，各处的磁感强度的大小、方向均相同，所以磁通密度B=0.2wb/m2cabdBO′O1.安培力方向的判定（1）用左手定则。（2）用“同性相斥，异性相吸”（只适用于磁铁之间或磁体位于螺线管外部）。（3）用“同向电流相吸，反向电流相斥”可以把条形磁铁等效为长直螺线管2.安培力大小的计算:F=BILsinα（α为B、I间的夹角）I//BF=0I⊥BF=BIL二、安培力（磁场对电流的作用力）例3、如图所示，可以自由移动的竖直导线中通有向下的电流，不计通电导线的重力，仅在磁场力作用下，导线将如何移动？解：先画出导线所在处的磁感线，上下两部分导线所受安培力的方向相反，使导线从左向右看顺时针转动；同时又受到竖直向上的磁场的作用而向右移动.(分析的关键是画出相关的磁感线)。SNI例4.如图在条形磁铁N极附近悬挂一个线圈，当线圈中通有逆时针方向的电流时，线圈将向哪个方向偏转？解：用“同向电流互相吸引，反向电流互相排斥”最简单：条形磁铁的等效螺线管的电流在正面是向下的，与线圈中的电流方向相反，互相排斥，而左边的线圈匝数多所以线圈向右偏转。（本题如果用“同名磁极相斥，异名磁极相吸”将出现判断错误，因为那只适用于线圈位于磁铁外部的情况。）NS例题5、电视机显象管的偏转线圈示意图如右，即时电流方向如图所示。该时刻由里向外射出的电子流将向哪个方向偏转？i解：画出偏转线圈内侧的电流，是左半线圈靠电子流的一侧为向里，右半线圈靠电子流的一侧为向外。电子流的等效电流方向是向里的，根据“同向电流互相吸引，反向电流互相排斥”，可判定电子流向左偏转。例6、如图所示，光滑导轨与水平面成α角，导轨宽L。匀强磁场磁感应强度为B。金属杆长也为L，质量为m，水平放在导轨上。当回路总电流为I1时，金属杆正好能静止。求：⑴B至少多大？这时B的方向如何？⑵若保持B的大小不变而将B的方向改为竖直向上，应把回路总电流I2调到多大才能使金属杆保持静止？αα解：只有当安培力方向沿导轨平面向上时安培力才最小，B也最小。由左手定则，这时B应垂直于导轨平面向上，BI1L=mgsinα，B=mgsinα/I1L。当B的方向改为竖直向上时，这时安培力的方向变为水平向右，沿导轨方向合力为零，得BI2Lcosα=mgsinα，I2=I1/cosα。αB三、洛伦兹力1.洛伦兹力：运动电荷在磁场中受到的磁场力叫洛伦兹力，它是安培力的微观表现。2、计算公式的推导：如图所示，整个导线受到的磁场力（安培力）为F安=BIL；其中I=nesv；设导线中共有N个自由电子N=nsL；每个电子受的磁场力为F，则F安=NF。由以上四式可得f=qvB。条件是v与B垂直。当v与B成θ角时，f=qvBsinθ。IBF安F3、洛伦兹力方向的判定：左手定则注意：四指必须指电流方向（不是速度方向）4、洛仑兹力对电荷不做功，它只改变运动电荷的速度方向，不改变速度的大小。5、带电粒子在磁场总的匀速圆周运动2vqvBmR2RTvmvRqB2mTqB例7、如图直线MN上方有磁感应强度为B的匀强磁场。正、负电子同时从同一点O以与MN成30°角的同样速度v射入磁场（电子质量为m，电荷为e），它们从磁场中射出时相距多远？射出的时间差是多少？MNBOv解：由公式知，它们的半径和周期是相同的。只是偏转方向相反。先确定圆心，画轨迹，求半径，由对称性知：射入、射出点和圆心恰好组成正三角形。所以两个射出点相距2r，由图还可看出，经历时间相差2T/3。Bemvs2Bqmt34关键是找圆心、画轨迹、求半径及圆心角四、带电粒子在复合场中的运动1.速度选择器正交的匀强磁场和匀强电场组成速度选择器。qvB=EqBEv⑴这个结论与离子带何种电荷、电荷多少都无关。⑵若速度小于这一速度，电场力将大于洛伦兹力，带电粒子向电场力方向偏转，电场力做正功，动能将增大，洛伦兹力也将增大，粒子的轨迹既不是抛物线，也不是圆，而是一条复杂曲线；若大于这一速度，将向洛伦兹力方向偏转，电场力将做负功，动能将减小，洛伦兹力也将减小，轨迹是一条复杂曲线。2、质谱仪如图所示，从离子源放出的离子初速可忽略．经电压为U的加速电场加速后，垂直射入一个有界的磁场（磁感强度为B），然后作匀速圆周运动，落在记录它的照相底片M上．若测出出入口的距离（直径）为d，则可求得离子的荷质比qmUBd822.从上式可知，荷质比相同的粒于如，，将落在同一点．4212HeHqBmvrrmvqvBmvqU22213、回旋加速器的D形盒的半径为R，用来加速质量为m，带电量为q的质子，使质子由静止加速到能量为E后，由A孔射出。求：（1）加速器中匀强磁场B的方向和大小。（2）设两D形盒间的距离为d，其间电压为U，加速到上述能量所需回旋周数.（3）加速到上述能量所需时间(不计通过缝隙的时间）。A～Ud解：（1）由qvB=mv2/RE=1/2×mv2qRmEB2（2）质子每加速一次，能量增加为qU，每周加速两次，所以n=E/2qU（3）周期T=2πm/qB且周期与半径r及速度v都无关t=nT=E/2qU×2πm/qB=πmE/q2UBB的方向垂直于纸面向里.4、磁流体发电机5、电磁流量计6、霍尔效应见《磁场复习课教学案》