会考复习9-磁场.ppt

高中物理会考复习,第十二章磁场,2008、12,知识结构：,1、磁现象和磁场,一.电流的磁效应：奥斯特发现电流能在周围空间产生磁场,二、磁场的作用磁场对放入其中的磁体或通电导体会产生磁力作用。(对磁极一定有力的作用；对电流可能有力的作用)。,三、地磁场1、地磁场的N极在地球南极附近，S极在地球北极附近。（两者并不完全重合，它们之间的夹角称为磁偏角，磁偏角的数值在地球上不同地点是不同的。)2、地磁场B的水平分量总是从地球南极指向北极，竖直分量在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下3、地面附近的磁感应强度约为105T的数量级,2、磁感应强度,一、磁感应强度,1、定义：,3、国际单位：,4、方向：,在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的磁场力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值叫磁感应强度,特斯拉,简称特,符号是T,1T=1N/Am,磁感应强度是矢量方向：小磁针静止时N极所指的方向。（或小磁针N极受力方向、磁感线切线方向）,2、定义式：,1.磁感应强度的方向和小磁针N极受力方向相同,但不是通电导线的受力方向（B的方向与F导线垂直）,2.磁场中某点磁感应强度的大小和方向是确定的,和小磁针、电流的存在与否无关,2、对公式BFIL的几点说明,3.B是由磁场本身决定的,与电流I的大小、导线长度L无关。,不一定是指向,为什么?,4.导线与磁场垂直时，受力。导线与磁场平行时，受力。,最大,为零,3、几种常见的磁场,一典型磁场的磁感线,二、安培定则及其应用,1、安培分子电流假说：在原子、分子等物质微粒的内部,存在着一种电流-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。当它们取向一致的时候，对外显示出磁性，当它们杂乱无章的时候，对外不显示出磁性,三、安培分子电流假说,2、成功的解释了磁化现象和磁体消磁现象,3.安培的分子电流假说揭示了磁性的起源，认识到磁体的磁场和电流的磁场一样，都是由运动的电荷产生的,四、磁感线的特点,五、匀强磁场特点,磁场强弱、方向处处相同的磁场,磁感线分布特点:,匀强磁场的磁感线是一些间隔相同的平行直线,常见的匀强磁场:,1.相隔很近的两个异名磁极之间的磁场,2.通电螺线管内部的磁场,3.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。,六、磁通量,1.定义：,在磁感应强度为B的匀强磁场当中，有一个与磁场方向垂直的平面S，B和S的乘积叫做穿过这个面积的磁通量,公式:,BS,单位：韦伯符号：Wb1Wb=1Tm2,2.B/S表示：磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量，称磁通密度,对公式的理解,1.B是匀强磁场的磁感应强度2.关于S：S为有效面积,公式只适用于SB,当磁场BS垂直,磁通量最大=BS,当BS时,磁通量最小=0,3、与匝数无关,4.是标量，但有方向，若取某方向穿入平面的磁通量为正，则反方向穿入该平面的磁通量为负,5.过一个平面若有方向相反的两个磁通量，这时的合磁通为相反方向磁通量的代数和。(即相反方向磁通抵消以后剩余的磁通量才是合磁通),4、磁场对通电导线的作用力,一.安培力的方向判断,1.左手定则,2.B，I，F三者的方向关系,F与B和I均垂直，即F垂直于由B和I构成的平面,（但B与I未必垂直）,二.安培力的大小计算,1.公式：,2.注意：,要求BI，若B与I不垂直，则要分解B或投影L,一般只适用于匀强磁场,注意：当B，方向确定时，安培力F的方向也就确定了，当F、B方向确定时，电流I的方向不是唯一的,三.利用安培力解决实际问题,1、电流元分析法2、等效分析法：环形电流与小磁针互相等效3、特殊位置分析法4、利用结论分析法有时还要借助牛三,如图在条形磁铁N极处悬挂一个线圈，当线圈中通有逆时针方向（从左往右看）的电流时，线圈将向哪个方向偏转？,线圈向右偏转。,如图所示，用绝缘丝线悬挂着的环形导体，位于与其所在平面垂直且向右的匀强磁场中，若环形导体通有如图所示方向的电流I，试判断环形导体的运动情况。,将保持原来的静止状态。,如图所示，金属杆ab质量为m，长为L，通过的电流为I，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，结果ab静止且紧压于水平导轨上。若磁场方向与导轨平面成角，求：（1）棒ab受到的摩擦力；（2）棒对导轨的压力。,平行光滑导轨宽度为L，导线平面与水平面夹角，在导轨回路中有电动势为、内阻为r的电池，回路其他电阻均集中在R，如图所示一根质量为m、长为L的金属棒ab水平置于导轨平面上，在磁场作用下保持静止试求：,5、磁场对运动电荷的作用力,一、磁场对运动电荷的作用：洛仑兹力,条件：,二、洛仑兹力的方向1、左手定则：四指指向与形成的电流方向一致，即与正电荷运动方向相同，与负电荷运动方向相反。2、洛伦兹力的方向垂直于v和B组成的平面,三、洛仑兹力的大小利用安培力是洛仑兹力的宏观表现，证明,条件：VB,电荷是运动的，且V与B不平行,公式推导：,每个电荷的带电量：q横截面积：S单位体积的电荷数：n定向移动的速率：v,通电导体的长度：L磁感应强度:B,洛伦兹力的大小,1.电场对运动电荷、静止电荷都有电场力的作用磁场只对运动电荷才有磁场力的作用,洛伦兹力与电场力的区别,2.在匀强电场中,电荷所受的电场力是一个恒力在匀强磁场中,若运动电荷的速度大小或方向发生变化,洛伦兹力是一个变力,3.电场力的方向与电场方向平行,正电荷的电场力方向就是电场方向运动电荷所受洛伦兹力永远与磁场方向垂直,4.电场力可对电荷做功洛伦兹力始终与电荷速度方向垂直,永不做功,6、带电粒子在匀强磁场中的运动,一、洛仑兹力做功的特点：,1、洛伦兹力的方向既垂直于磁场,又垂直于速度,即垂直于v和B所组成的平面,2、洛伦兹力只改变速度的方向,不改变速度的大小,3、洛仑兹力对运动电荷不做功,二、带电粒子在洛仑兹力作用下作匀速圆周运动的条件1、匀强磁场2、带电粒子垂直射入匀强磁场中，由洛仑兹力提供向心力,3、圆周运动的半径,4、圆周运动的周期,圆心的确定：一定在与速度方向垂直的直线上,1)可以通过入射点和出射点作垂直于入射方向和出射方向的直线,交点就是轨迹的圆心,三、解决带电粒子在有界磁场中运动的一般方法：,2)可以通过入射点作入射方向的垂线,连接入射点和出射点,作其连线的中垂线,交点就是圆弧的圆心,当粒子运动的圆弧所对的圆心角为时,其运动时间为,半径的确定：,画轨迹，画半径，画辅助线，作出相应的三角形，由平面几何关系求解,运动时间的确定：,圆心角偏转角2弦切角,不同的边界一侧边界为直线，若垂直于边界的V（大小不同）圆心在同一边界，轨迹半圆，半径不同，轨迹长度不同，时间都为T/2,若不垂直入射：入射的速度与边界夹角为，出射的速度与边界夹角也为，如图所示两种图象互补,不同的边界,穿过平行边界磁场区。,圆心：利用弦的中垂线定出侧移y：由R2=L2+(R-y)2解出速度偏转角：由sin=L/R求出。,经历时间：,注意:这里射出速度的反向延长线与初速度延长线的交点不再是宽度线段的中点临界问题：如刚好从两板间穿出（注意两边）,不同的边界,穿过垂直边界磁场区,汇总：,不同的边界,（4）穿过圆形边界磁场区,两圆心连线为角平分线偏向角可：,经历时间,注意：充分利用对称性解题，由于对称性，对着圆心射入，则背离圆心射出。,四、质谱仪,五、回旋加速器,1、作用：产生高速运动的粒子,2、构造：D1D2是两个中空的半圆金属盒，它们之间有电势差U，处在与盒面垂直的匀强磁场中,3、原理：用电场进行加速、用磁场控制转弯,4、带电粒子在匀强磁场中的运动周期不变跟运动速率和轨道半径无关,5、交变电场的往复变化周期和粒子的运动周期T相同,6、盒缝远小于盒半径，所以电子在电场中运动时间可以忽略。,1,（设加速次数为n）,五、回旋加速器,6、带电粒子在回旋加速器中飞出的速度为,7、V（及EK）的大小与盒半径的大小和B的大小有关，与U无关。U影响的是加速次数n：U大n小。即回旋次数少。,（注意回旋圈数是n/2圈）,8、当粒子加速到接近光速时，回旋加速粒子就不可能了，质量随速率增加而显著增大，频率不再一致。,1、磁流体发电机：等离子体高速从左方向右喷射。该发电机哪个极板为正极？两板间最大电压为多少？,上极板为正。达到最大电压：U=Bdv。,3、霍耳效应：在导体（半导体）上通以电流并把它放在磁场中，如果磁场与电流的方向相垂直，则在磁场的作用下，载流子（电子或空穴）的运动方向发生偏转，出现电势差。假定载流子是电子，a、b两端中哪端电势较高?,a端高,2、电磁流量计：可以导电的液体向左流动,导电液体中的自由电荷(正负电荷)所受洛伦兹力的方向?哪点的电势高?流量多少？,b板电势高,带电微粒在复合场中的运动,1.带电微粒在电场中的运动(1)加速(2)偏转2.带电微粒在磁场中的运动(1)匀速运动(2)匀速圆周运动3.带电微粒在电场、磁场的复合场中的运动(1)电场与磁场垂直带电微粒做匀速运动(2)电场与磁场平行带电微粒做匀加速直线运动4.带电微粒在电场.磁场与重力场的复合场中的运动(1)三场正交带电微粒做匀速运动(2)电场与磁场平行与重力场成角度带电微粒做匀速运动(3)电场力与重力平衡且与磁场垂直带电微粒做匀速圆周运动5.带电体的运动,4.带电微粒在电场.磁场与重力场的复合场中的运动(1)三场正交带电微粒做匀速运动,(2)电场与磁场平行与重力场成角度带电微粒做匀速运动,(3)电场力与重力平衡且与磁场垂直带电微粒做匀速圆周运动,5.带电体的运动,质量为m，正电量为q的小球串在一根倾角为的绝缘长杆上，如图。球与杆之间的动摩擦因数为，整个装置置于纸面内，并处在垂直纸面向外的磁感应强度为的匀强磁场中。求小球从静止起沿杆下滑时的最大加速度和最大速度。,球与杆间无挤压，摩擦力消失，此时加速度最大