上课用磁场复习.ppt

知识网络 q磁场的产生 v磁体周围产生磁场 v电流周围产生磁场 v安培分子电流假说 q磁场的描述 v定量描述：磁感应强度 v形象描述：磁感线 q几种典型磁场 的磁感线分布 v条形磁铁 v蹄形磁铁 v匀强磁场 v直线电流 v环形电流 v通电螺线管 v地磁场 磁 场 Date1 磁场对电流的作用 大小 I B ，F安=0 I B ，F安=BIL 方向：左手定则 电流表的工作原理 磁场对运动电荷的作用 大小 vB，f洛=0 vB， f洛=qvB 方向：左手定则 带电粒子在 匀强磁场中 做匀速圆周 运动 轨道半径 运动周期 重要应用 质谱仪 回旋加速器 Date2 第一课时 磁场的描述、磁场对电流的作用 1、磁场的产生 磁体的周围存在磁场（与电场一样是一种特殊物质） 电流周围存在磁场奥斯特实验 南北放置 导线通电后 发生偏转 电流 产生 磁场 (3)运动 电荷产 生磁场 2、磁场的基本性质 对放入其中的磁体、 电流、运动电荷有力 的作用 同名磁极相互排斥 异名磁极相互吸引 磁体 对电流 的作用 电流 对电流 的作用 一、磁场的描述 Date3 3、磁体间相互作用的本质 磁体 磁场 磁体 磁体或电流磁体或电流 4、磁现象的电本质 安培分子 电流假说 ： 在原子、分子等物质微粒内部存在一种环形电流 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。 解释磁化 、消磁现 象 不显磁性显磁性 磁化 消磁 总结：一切磁现象都是由电荷的运动产生的 磁场 Date4 5、磁场的方向：规定为小磁针N极在磁场中的受力方向。或 小磁针静止时N极所指的方向！ 6、磁感线 用来形象地描述磁场中各点的磁场方向和强弱的假想曲线 磁感线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向，即小磁针N 极在该点的受力方向或静止时的指向 磁感线的疏密表示磁场的强弱 磁感线是封闭曲线（和静电场的电场线不同） 几种磁场的磁感线 条形磁铁蹄形磁铁 Date5 通电直导线 判断方法： 立体图纵截面图横截面图 环形电流 判断方法： 立体图纵截面图横截面图 Date6 通电螺线管 判断方法 电流 安培定则（二） 立体图横截面图纵截面图 地磁场 Date7 例：在图中，当电流逆时针通过圆环导体时， 在导体中央的小磁针的N极将指向_ 指向读者 Date8 例.如图所示，一小磁针静止在通电螺线管的内 部，请分别标出通电螺线管和小磁针的南北 极。 SN NS Date9 例、有两条垂直交叉但不接触的导线，通 以大小相等的电流，方向如图所示，问哪 些区域中某些点的磁感强度B可能为零？( ) A仅在象限； B仅在象限； C在象限； D在象限、； E在象限、 I I E Date10 7、磁感应强度 描述磁场的强弱与方向的物理量 定义：在磁场中垂直磁场方向的通电导线，受到的安培力跟 电流和导线长度的乘积的比值。 表达式： 单位：特斯拉（T） 矢量：方向为该点的磁场方向，即通过该点的磁感线的切线方向 8、理解与巩固 电流磁场方向的判断 在地球赤道上空有一小磁针处于水平静止状态，突然发现小 磁针N极向东偏转，由此可知（ ） A一定是小磁针正东方向上有一条形磁铁的N极靠近小磁针 B一定是小磁针正东方向上有一条形磁铁的S极靠近小磁针C 可能是小磁针正上方有电子流自南向北水平通过 D可能是小磁针正上方有电子流自北向南水平通过 Date11 磁通量：穿过某一面积磁感线的条数(用表示) 大小：=BS (S为垂直于磁场的面积) 标量：没有方向，它只是条数，但有正负 单位：韦伯(Wb) 磁通密度： B=/S -磁感应强度又叫磁通密度 -垂直穿过1m2面积的磁感线条数 1T=1Wb/m2。 在匀强磁场中，当B与S的夹角为时，有 =BSsin。 9.磁通量 Date12 穿过两面积的磁通量相等吗？ R 穿过两面积的磁通量相等吗？ Date13 两面积内的磁通量相等吗？ B B S S Date14 例1、如图所示，大圆导线环A中通有电流 I，方向 如图。另在导线环所在的平面画了一个圆B，它 的一半面积在A环内，一半面积在A环外。则圆B 内的磁通量下列说法正确的是： （A）圆B内的磁通量垂直纸面向外 （B）圆B内的磁通量垂直纸面向里 （C）圆B内的磁通量为零 （D）条件不足，无法判断 B A 答案：B Date15 二、磁场对电流的作用力 1、磁场对电流的作用力安培力 方向：左手定则 磁场方向 电流方向电流方向 判断下列通电导线的受力方向 安培力方向 Date16 判断下列导线的电流方向或磁场方向或受力方向 大小 F=BIL (BI) F=0 (BI) 如B与I成任意角则把L投影 到与B垂直和平行的方向上 L为在磁场中的有效长度 F=BILsin B与I的夹角 Date17 2、通电导线在安培力作用下运动的定性判断 Date18 总结：通电导体在安培力作用下的运动 情况的分析方法： (1).电流元分析法 (2).特殊位置法 (3).等效法 (4).推论法 Date19 例:画出通电导体ab所受的磁场力的方向 Date20 例：如图，相距20cm的两根光滑平行铜导轨， 导轨平面倾角为=370，上面放着质量为80g的金属 杆ab，整个装置放在B=0.2T的匀强磁场中. (1)若磁场方向竖直向下， 要使金属杆静止在导轨上， 必须通以多大的电流. (2)若磁场方向垂直斜 面向下，要使金属杆静止在 导轨上，必须通以多大的电流。 Date21 例7:如图所示,粗细均匀的金属杆长为0.5m,质量为 10g,悬挂在两根轻质绝缘弹簧下端,并处于垂直纸面 向外的匀强磁场中,磁场的磁感应强度B = 0.49T.弹 簧的劲度系数k = 9.8N/m.试求弹簧不伸长时,通入 金属杆中的电流大小和方向?要使金属杆下降落1cm 后能够静止下来,通入金属杆中的电流大小和方 向?要使金属杆上升1cm后静 止,则通入的电流大小和方向 又如何? Date22 例8:在磁感应强度B = 0.08T,方向竖直向下的匀 强磁场中,一根长l1 = 20cm,质量m = 24g的金属 横杆水平地悬挂在两根长均为24cm的轻细导线 上,电路中通以图示的电流,电流强度保持在2.5A, 横杆在悬线偏离竖直位置 =300处时由静止开始摆 下,求横杆通过最低点 的瞬时速度大小. Date23 第二课时 磁场对运动电荷的作用 一、洛仑兹力磁场对运动电荷的作用力 1、大小：F洛=qvB 当v B时，电荷不受洛仑兹力 当v B时，电荷所受洛仑兹力最大 当v与B成角时，F洛=qvBsin 2、方向：用左手定则判断 F洛 + v 注意：四指的方向为正电荷的运动方向，或负电荷运动的反方向 。 3、特点：洛仑兹力始终与电荷运动方向垂直，只改变速度的方 向，而不改变速度的大小，所以洛仑兹力不做功。 4、洛仑兹力与安培力的关系 洛仑兹力是安培力的微观本质，安培力是洛仑兹力的宏观表现 Date24 2、运动方向与磁场方向垂直，做匀速圆周运动 洛仑兹力提供向心力 轨道半径： 周期：与v、r无关 二、带电粒子（不计重力）在匀强磁场中的运动 1、运动方向与磁场方向平行，做匀速直线运动 圆心、半径、运动时间的确定 圆心的确定 a、两个速度方向垂直线的交点。 （常用在有界磁场的入射与出射 方向已知的情况下） V O Date25 b、一个速度方向的垂直线和一条弦 的中垂线的交点 O 半径的确定 应用几何知识来确定！ 运动时间： 3、理解与巩固 两个粒子带电量相等，在同一匀强磁场中只受磁场力而做匀速 圆周运动，则( ) A.若速率相等，则半径相等 B.若速率相等，则周期相等 C.若动量大小相等，则半径相等 D.若动能相等，则周期相等 Date26 例题 如图所示，一束电子以速度如图所示，一束电子以速度v v 0 0 垂直界面射入磁感强垂直界面射入磁感强 度为度为B B、宽度为、宽度为d d的匀强磁场中的匀强磁场中 穿过磁场后的速穿过磁场后的速 度方向与电子射入磁场时的速度方向夹角为度方向与电子射入磁场时的速度方向夹角为3030，则，则 电子的质量为多大？穿过磁场所需时间为多少？电子的质量为多大？穿过磁场所需时间为多少？ DateDate2727 如图所示，在长直导线中有恒电流I通过，导线正下方电子初 速度v方向与电流I的方向相同，电子将（ ） A.沿路径 a 运动，轨迹是圆 B.沿路径 a 运动，轨迹半径越来越大 C.沿路径 a 运动，轨迹半径越来越小 D.沿路径 b 运动，轨迹半径越来越大 垂直纸面向外的匀强磁场仅限于宽度为d 的条形区域内，磁感应强度为B一个质量 为m、电量为q的粒子以一定的速度垂直于 磁场边界方向从a点垂直飞入磁场区，如图 所示，当它飞离磁场区时，运动方向偏转 角试求粒子的运动速度v以及在磁场中 运动的时间t Date28 4、带电粒子在有界磁场中运动问题分类解析 O B S V P 图1 一、带电粒子 在半无界磁场 中的运动 M N O, L A O 图3 P 二、带电粒子 在圆形磁场中 的运动 B A B d V V 300 O 图5 三、带电粒子在 长足够大的长方 形磁场中的运动 l l r1 O V+q V 图6 四、带电粒子在正方 形磁场中的运动 五、带电粒子在环 状磁场中的运动 Date29 Date30 Date31 Date32 Date33 三、带电体在复合场中的运动 1、带电粒子在电场、磁场、重力场中的运动，简称带电粒子在 复合场中的运动，一般具有较复杂的运动图景。这类问题本质 上是一个力学问题，应顺应力学问题的研究思路和运用力学的 基本规律。 分析带电粒子在电场、磁场中运动，主要是两条线索： 力和运动的关系。根据带电粒子所受的力，运用牛顿第二定 律并结合运动学规律求解。 功能关系。根据场力及其它外力对带电粒子做功引起的能 量变化或全过程中的功能关系，从而可确定带电粒子的运动 情况，这条线索不但适用于均匀场，也适用于非均匀场。因 此要熟悉各种力做功的特点。 带电体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，应以题中“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，再与其它方程联 立求解。 Date34 带电粒子 在电场磁 场中的运 动 带电粒 子在电 场中的 运动 直线运动：如用电场加速或减速粒子 带电粒 子在磁 场中的 运动 直线运动（当带电粒子的速度与磁 场平行时） 带电粒 子在复 合场中 的运动 直线运动：垂直运动方向的力必定平衡 偏转：类似平抛运动，一般分解成两 个分运动求解 圆周运动：以点电荷为圆心运动或受 装置约束运动 圆周运动（当带电粒子的速度与磁场 垂直时） 圆周运动：重力与电场力一定平 衡，由洛伦兹力提供向心力 一般的曲线运动 Date35 2、带电体在复合场中运动问题分析 组合场（电场与磁场没有同时出现在同一区域） 试 质谱仪 名师1号P293第13题 Date36 Date37 Date38 回 旋 加 速 器 名师1号P284第6、9题；P297第13题 Date39 Date40 叠加场（电场、磁场、重力场中只少有两个同时出现在同一区域） 速度选择器 任何一个存在正交电场的磁场的空间都可看 作速度选择器 速度选择器只选择速度而不选择粒子的种类 ，只要v=E/B，粒子就能沿直线匀速通过选择 器，而与粒子的电性、电荷量、质量无关。（ 不计重力） 对于确定的速度选择器有确定的入口与出口。 如图所示，在平行金属板间有匀强电场和匀强磁场，方向如图 ，有一束正电荷沿中心线方向水平射入，却分成三束分别由a、b 、c三点射出，问可以确定的是这三束带电粒子的什么物理量不 相同?