选修3-1第三章磁场复习
由B=—,磁感应强度等J穿过单位面积的磁通量,所以B也叫磁通密度。 Si 3、地磁场 (1) 地球是一个巨大的磁体,地球周围空间存在着地磁场。(正是因为有地磁场, 小磁针才能指明南北方向,即是指南针,N极指北,S极指南) (2) 地磁的南极在地理北极附近,地磁北极在地理南极附近。(存在磁偏角,沈 括首个描述) (3) 地球上的地磁场方向:南极正上方一竖直向上;北极正上方——竖直向下 赤道正上方水平向北;北半球北下方;南半球北上方 4、电流的磁效应:电流能产生磁场。 (1) 奥斯特发现了电流磁效应,首次揭示了电和磁之间的联系。 (2) 电流磁场的方向(用安培定则判断[用有手]) 直线电流:拇指指向电流方向,弯曲四指就是磁感线的环绕方向 环形电流:弯曲四指与电流方向一致,拇指指向就是环形中心处磁感线方向 通电螺线管:弯曲四指与电流方向一致,拇指指向就是管内磁感线的方向 5、安培力一磁场对通过电导线的作用力 (1) 大小:F =BILsin 0 (。为B的万向与导线万向夹角,L为有效长度) 当导线方向和磁感应强度方向垂直时,安培力最大,为F = BIL 当导线方向和磁感应强度方向平行时,安培力最小,为F = 0 (2) 方向:由击于定则判断(磁感线垂直穿过掌心,四指指向电流方向,拇指所 指方向就是安培力的方向) F一定垂直于-B和导线所确定的平面,即F IB, F ±1,但B和I可以不 垂直。 (3) 应用:①磁电式电流表②电动机就是应用了通电线圈在磁场中受安培力作 用而转动的原理,应用J:电风扇、电动剃须刀、录音机、录像机、计算机、电 动玩具、电力机车等。 (4) 在实际问题中,要把立体图转化为平面图,便J分析。 6、洛伦兹力——磁场对运动电荷的作用力 (1)大小:F = qvB sin 3 (。为v和B的夹角)由于高中阶段研究的都是v LB , 所以直接用F = qvB (2)方向:用左手定则判断(磁感线垂直穿过掌心,四指与正电荷的运动方向相 同[与负电荷的运动方向相反],拇指所指方向就是洛伦兹力的方向) 高二复习提纲之第三章磁场 1、磁体能够吸引铁、钻、镣等铁质物质。 磁体上磁性最强的区域叫做磁极,每个磁体都有两个磁极N极和S极。 N极:能够自由转动的磁体悬吊静止时,指北的磁极叫N极。 S极:能够自由转动的磁体悬吊静止时,指南的磁极叫S极。 同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引。 2、磁场 (1)存在:磁场是存在于磁体或通电导线周围空间的一种物质。 (2)性质:对放入其中的磁体或电流有力的作用。 (3)磁场的方向:小磁针北极的受力方向 小磁针静止时北极所指的方向 磁感线的切线方向 (4)磁感应强度(B矢量):磁感应强度是描述磁场性质(强弱,方向)的物理量。 大小:B =—(电流的方向必须与磁感线方向垂直) IL 方向:就是磁场的方向 单位:特斯拉,简称特;符号:T 。11 = 1 — A • m 磁感强度是由磁场本身决定的,与电流无关,当电流方向与磁感线方向平行 时,受力为零,但磁感应强度不为零。 (5)磁感线:为了形象的描述磁场而人为的在磁场中画磁感线。 磁感线的性质:1、磁感线上每一点的切线都与该点的磁场方向一致。 2、在磁体的外部,磁感线从N极到S极 在磁体的内部,磁感线从S极到N极(磁感线是闭合的) 3、磁感线不能相交。 4、磁感线密的地方磁场强,疏的地方磁场弱。 (6)磁通量:(,标量) 意义:垂直穿过某平面的磁感线的条数。 大小:^ = BSl (S【是平面与磁感线垂直的投影面面积) 单位:韦伯,简称韦;符号Wb o lWb = lT m2 磁通量是标量,没有方向,但有正负。从某一面穿入为正则从该面穿出为负。 三、复合场中的特殊物理模型 1. 粒子速度选择器 如图所示,粒子经加速电场后得到一定的速度所,进入相垂直片 的电场和磁场,受到的电场力与洛伦兹力方向相反,若使粒子沿 直线从右边孔中出去,则有qv0B=qE,v()=E/B,若v= v0=E/B,粒 子做直线运动,与粒子电量、电性、质量无关 若vE/B,洛伦兹力大,粒子向磁场力方向偏,电场力做负功,动能减少. 2 .磁流体发电机 如图所示,电离成的正、负离子(等离子体)以高速。喷入偏 转磁场B中.在洛伦兹力作用下,正、负离子分别向上、下极 板偏转、积累,从而在板间形成一个向下的电场.两板间形成 一定的电势差.当qvB=qU/d时电势差稳定U=dvB,这就相 当于一个可以对外供电的电源. 3 .电磁流量计. 电磁流量计原理可解释为:如图所示,一圆形导管直径为d,用非 磁性材料制成,其中有可以导电的液体向左流动.导电液体中的自 由电荷(正负离子)在洛伦兹力作用下纵向偏转,a,b间出现电势 差.当自由电荷所受电场力和洛伦兹力平衡时,a、b间的电势差就 保持稳定. 由 Bqv=Eq=Uq/d,可得 v=U/Bd.流量 Q=Sv=冗 Ud/4B 4 .质谱仪 如图所示 组成:离子源O,加速场U,速度选择器(E,B),偏转场B2,胶片. 1 ,E 原理:加速场中qU = —mv2选择器中:v =—— 偏转场中:d=2r, qvB2 = m—— 2 Bi 比荷:乌=工^质量〃=包妙作用: m B}B2d2E 荷、研究同位素. 5. 回旋加速器如图所示 组成:两个D形盒,大型电磁铁,高频振荡交变电压,两缝间可形成电压U 作用:电场用来对粒子(质子、氛核,a粒子等)加速,磁场用来使粒子回旋从而能反复加速.高 能粒子是研究微观物理的重要手段. 要求:粒子在磁场中做圆周运动的周期等于交变电源的变化周期. (1)D形盒作用:静电屏蔽,使带电粒子在圆周运动过程中只处在磁场中 7、带电粒子在匀强磁场中的运动 (1)洛伦兹力特点:Flv,不改变带电粒子速度的大小,只改变速度的方向。 洛伦兹力不做功。 (2)带电粒子垂直射入匀强磁场时,在匀强磁场中做匀速圆周运动。洛伦兹力提 供向心力。 V2 qvB = m —— r e 2 矛—rm“,mv T =——可以推出:r =― vqB 2jon qB 可见,相同粒子运动的轨道半径与速度大小和磁场强弱都有关,而运动周期与运动速度无关, 只与磁场强弱有关。 (3)解题方法 ①不涉及运动时间:步骤 画轨迹T 找圆心T找半径(由几何关系写出半径表达式)T根 据qvB =山乙求出所要求的量 找圆心常用方法:⑴两速度方向垂线的交点就是圆心;⑵一速度方向垂线与圆周上任一 弦的中垂线的交点就是圆心。 ②涉及运动时间:步骤 同上得出半径T找圆心角。的大小(用到圆的知识,化为弧度)T 由qvB = m—, T =— 求出周期7 T运动时间t = —T rv 确定圆心角大小常用方法:⑴射出磁场时的速度方向与射入时的速度方向的夹角(偏 向角)等于圆心角。⑵某段弧对应的圆心角等于这段弧的弦切角的二倍。 8、带电