完整版)高中物理磁場(chǎng)知識(shí)點(diǎn)總結(jié)7頁(yè)

1、磁 場(chǎng) 復(fù) 習(xí)一、磁場(chǎng)及其描述磁現(xiàn)象：1磁性：物體具有吸引鐵、鈷、鎳等物質(zhì)的性質(zhì)叫做磁性。 2磁極：磁體的各部分磁性強(qiáng)弱不同，磁性最強(qiáng)的區(qū)域叫磁極。任何磁體都有兩個(gè)磁極，無論怎么分 割，磁極總是成對(duì)出現(xiàn)，不存在磁單極。 3磁極間的相互作用：同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引。 4磁化：使原來沒有磁性的物體獲得磁性的過程叫做磁化。電流的磁效應(yīng)（電生磁）：通電導(dǎo)體的周圍有磁場(chǎng)，它能使放在導(dǎo)體周圍的小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，且磁場(chǎng)的方向跟 電流的方向有關(guān)，這種現(xiàn)象叫做電流的磁效應(yīng)。 奧思特實(shí)驗(yàn)：導(dǎo)線通電后，其下方與導(dǎo)線平行的小磁針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)。 奧思特實(shí)驗(yàn)的意義：第一個(gè)揭示了電與磁之間是有聯(lián)系的。磁場(chǎng)（1）磁場(chǎng)

2、：磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷周圍存在的一種物質(zhì)， 磁場(chǎng)的基本性質(zhì)：對(duì)放入其中的磁體有力的作用。磁體對(duì)磁體的作用，磁鐵對(duì)通電導(dǎo)線的作用以及電流和 電流之間的相互作用都是通過磁場(chǎng)來實(shí)現(xiàn)的，所有磁現(xiàn)象都起源于電荷運(yùn)動(dòng)。（2） 磁場(chǎng)的方向：規(guī)定在磁場(chǎng)中任一點(diǎn)小磁針北極受力的方向，亦即小磁針靜止時(shí)的北極所指的方向； 磁場(chǎng)方向也和磁感應(yīng)強(qiáng)度方向、磁感線在該處的切線方向一致。磁感線（1）磁感線：為了形象的研究磁場(chǎng)而引入的一束假想曲線，并不客觀存在，但有實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。（2）磁感線特點(diǎn)： 磁感線的疏密程度能定性的反映磁場(chǎng)的強(qiáng)弱分布。 磁感線上任一點(diǎn)的切線方向反映該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。 磁感線是不相交的閉合曲線。磁鐵外部的磁感線

3、，都從磁鐵N極出來，進(jìn)入S極，在內(nèi)部，由S極到 N極，磁感線是閉合曲線;磁感線不相交.幾種常見的磁場(chǎng)的磁感線直線電流的磁場(chǎng):同心圓、非勻強(qiáng)、距導(dǎo)線越遠(yuǎn)處磁場(chǎng)越弱. 通電螺線管的磁場(chǎng):兩端分別是N極和S極，管內(nèi)可看作勻強(qiáng)磁場(chǎng)，管外是非勻強(qiáng)磁場(chǎng). 環(huán)形電流的磁場(chǎng):兩側(cè)是N極和S極，離圓環(huán)中心越遠(yuǎn)，磁場(chǎng)越弱. 勻強(qiáng)磁場(chǎng):磁感應(yīng)強(qiáng)度大小處處相等、方向處處相同.勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的磁感線是分布均勻、方向相同的平行直線. （1）條形磁鐵磁感線：見圖8-1-1，外部從N極出發(fā)，進(jìn)入S極；中間位置與磁感線切線與條形磁鐵平行。蹄形磁鐵磁感線：見圖8-1-2，外部從N極出發(fā)，進(jìn)入S極。（2）直線電流的磁感線：見圖8-1-

4、3，磁感線是一簇以導(dǎo)線為軸心的同心圓，其方向由安培定則來判定，右手握住通電導(dǎo)線，伸直的大拇指指向電流的方向，彎曲的四指所指的方向就是磁感線方向，離通電導(dǎo)線越遠(yuǎn)的地方，磁場(chǎng)越弱。（3）通電螺旋管的磁感線：見圖8-1-4，與條形磁鐵相似，有N、S極，方向可由安培定則判定，即用右手握住螺旋管，讓彎曲的四指指電流的方向，伸直的大拇指的方向就是螺旋管的N極（即螺旋管的中心軸線的磁感線方向）。（4）環(huán)形電流的磁感線：可以視為單匝螺旋管，判定方法與螺旋管相同；也可以視為通電直導(dǎo)線的情況。（5）地磁場(chǎng)的磁感線：地磁場(chǎng)的N極在地球南極附近，S極在地球北極附近，磁感線分布如圖8-1-6所示。（6）勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感線

5、：磁感應(yīng)強(qiáng)度大小和方向處處相同的磁場(chǎng)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感線是分布均勻的、方向相同的平行線。如圖8-1-7所示。3磁感應(yīng)強(qiáng)度：（1）磁感應(yīng)強(qiáng)度是用來表示磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量，反映磁場(chǎng)的特有性質(zhì)，是某一磁場(chǎng)的固有屬性。在磁場(chǎng)中垂直于磁場(chǎng)方向的通電導(dǎo)線，受到的磁場(chǎng)力F跟電流I和導(dǎo)線長(zhǎng)度L的乘積IL的比值，叫做通電導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度，用符號(hào)B表示，即，磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位為特斯拉。國(guó)際符號(hào)T。1T=1N/（Am）. （2）磁感應(yīng)強(qiáng)度B是矢量。磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向，即通過該點(diǎn)的磁感線的切線方向；磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小由磁場(chǎng)本身決定，與放入磁場(chǎng)中的電流無關(guān)。理解：磁場(chǎng)中某位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大

6、小及方向是客觀存在的，與放入的電流強(qiáng)度I的大小、導(dǎo)線的長(zhǎng)短L的大小無關(guān)，與電流受到的力也無關(guān)，即使不放入載流導(dǎo)體，它的磁感應(yīng)強(qiáng)度也照樣存在，因此不能說B與F成正比，或B與IL成反比.注意：磁場(chǎng)方向、磁感應(yīng)強(qiáng)度方向、小磁針靜止時(shí)北極指向以及磁感線切線方向的關(guān)系：它們的方向是一致的，只要知道其中一個(gè)方向，就等于知道了其它三個(gè)方向，只是前兩個(gè)方向比較抽象，后兩個(gè)方向比較形象直觀。也就是說，這四種表述其實(shí)就是指磁場(chǎng)方向。（3） 磁感應(yīng)強(qiáng)度B是矢量，遵守矢量分解合成的平行四邊形定則，注意磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是該處的磁場(chǎng)方向，并不是在該處的電流的受力方向. 4. 地磁場(chǎng):地球的磁場(chǎng)與條形磁體的磁場(chǎng)相似，其主

7、要特點(diǎn)有三個(gè): （1）地磁場(chǎng)的N極在地球南極附近，S極在地球北極附近. （2）地磁場(chǎng)B的水平分量（Bx）總是從地球南極指向北極，而豎直分量（By）則南北相反，在南半球垂直地 面向上，在北半球垂直地面向下. （3）在赤道平面上，距離地球表面相等的各點(diǎn)，磁感強(qiáng)度相等，且方向水平向北. 【例】以下說法正確的是：（ D ）A.由可知，磁感應(yīng)強(qiáng)度B與一小段通電直導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力F成正比B.一小段通電直導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力的方向就是磁場(chǎng)的方向C.一小段通電直導(dǎo)線在某處不受磁場(chǎng)力，該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零D.磁感應(yīng)強(qiáng)度為零處，一小段通電直導(dǎo)線在該處一定不受磁場(chǎng)力l 拓展 如圖8-1-10所示是磁場(chǎng)中某區(qū)域的磁感

8、線的分布情況, 則下列判斷正確的是 ( A )A. a、b兩處的磁感強(qiáng)度大小不等, Ba BbB. a、b兩處的磁感強(qiáng)度大小不等, Ba BbC. 同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在b處受力大。D. 同一通電導(dǎo)線放在b處受力一定比放在a處受力大。二、磁場(chǎng)對(duì)電流的作用1安培力磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力（1）安培力的大小 當(dāng)B、I、L兩兩相互垂直時(shí)，F(xiàn) =BIL；當(dāng)B與I平行時(shí)F =0；當(dāng)B與I成角時(shí)，則F =BILsin。 注意： 適用于任何磁場(chǎng)；但只有勻強(qiáng)磁場(chǎng)才能直接相乘 L應(yīng)為有效長(zhǎng)度，即圖中兩端點(diǎn)連線的長(zhǎng)度（如圖8-2-1所示），相應(yīng)的電流方向沿L由始端流向末端。因?yàn)槿我庑螤畹拈]合線圈，其有效長(zhǎng)度

9、為零，所以通電以后在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，受到的安培力的矢量和為零。（2） 安培力的方向用左手定則判定：伸開左手，使拇指與其余四指垂直，并且都跟手掌在一個(gè)平面內(nèi)，把手 放入磁場(chǎng)中，讓磁感線垂直穿過手心，并使四指指向電流方向，那么，大拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在 磁場(chǎng)中所受的安培力的方向，安培力的方向與B和I所決定的平面垂直。（3） 安培力做功與路徑有關(guān)，繞閉合回路一周，安培力做的功可以為正，可以為負(fù)，也可以為零，而不像重力 和電場(chǎng)力那樣做功總為零. 重點(diǎn)：安培力作用下物體運(yùn)動(dòng)方向判斷的方法:1 電流元分析法：把整段電流等分為很多段直線電流元，先用左手定則判斷出小段電流元受到的安培力的方 向，再判斷整段電

10、流所受的安培力的合力方向，從而確定導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向。2特殊位置分析法：把電流或磁鐵轉(zhuǎn)到一個(gè)便于分析的特殊位置后再判斷安培力的方向，從而確定運(yùn)動(dòng)方向。3等效分析法：環(huán)形電流和通電螺旋管都可以等效成條形磁鐵；條形磁鐵也可以等效成環(huán)形電流或通電螺旋 管；螺旋管也可以等效成多匝環(huán)形電流來分析。4 推論分析法： 兩電流相互平行時(shí)無轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)，同向電流相互吸引，異向電流相互排斥； 兩電流不平行時(shí)，有轉(zhuǎn)到相互平行且方向相同的趨勢(shì)。5 轉(zhuǎn)換研究對(duì)象法:定性分析磁體在電流磁場(chǎng)作用下如何運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)問題，可先分析電流在磁體磁場(chǎng)中所 受安培力，然后用牛頓第三定律，確定磁體所受的電流磁場(chǎng)的作用力，從而確定磁體所受合力及

11、運(yùn)動(dòng)方向?！纠?】一個(gè)可以自由移動(dòng)的線圈L1和一個(gè)固定的先圈上L2相互絕緣垂直放置。且兩個(gè)線圈的中心重合，當(dāng)兩個(gè)線圈通以如圖8-5-1所示的電流時(shí)，從左往右看，線圈L1將（ B ）A不動(dòng) B順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) C逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) D向紙面內(nèi)平動(dòng)【解析】 方法一：利用結(jié)論法:環(huán)形電流L1、L2之間不平行，則必發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，直到兩平行電流通向平行為止，據(jù)此可得L1的轉(zhuǎn)動(dòng)方向應(yīng)是：從左向右看，線圈L1順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。 方法二：等效分析法:把線圈L1等效為小磁針，小磁針剛好處于線圈L2的中心，小磁針最后靜止時(shí)，其N極必指向電流I2的磁場(chǎng)方向，由安培定則可知I2產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向在其中心豎直向上，而L1等效成小磁針以后，轉(zhuǎn)動(dòng)

12、前N極指向紙內(nèi)，因此應(yīng)有紙內(nèi)轉(zhuǎn)為向上，所以從左往右看，線圈L1順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。 方法三：直線電流元分析法:把線圈L1沿轉(zhuǎn)動(dòng)軸分為上下兩部分，每一部分又可以看成無數(shù)直線電流元，電流元處在L2產(chǎn)生的磁場(chǎng)中，據(jù)安培定則可知各電流元所在處磁場(chǎng)方向向上，由左手定則可得，上部電流元所受安培力均指向紙外，下部電流元均指向紙內(nèi)，因此從左向右看，線圈L1順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)?！军c(diǎn)撥】此類題的求解不止一種方法，應(yīng)采用最方便最直觀的方法為好。本質(zhì)上是受力問題，怎么運(yùn)動(dòng)就是要分析什么方向的受力，首先分析好L2的磁場(chǎng)，再根據(jù)左手定則判斷線圈L1所受的安培力。例2：如圖8-2-4所示 ，用細(xì)橡皮筋懸吊一輕質(zhì)線圈，置于一固定直導(dǎo)線上方，

13、兩者在同一豎直平面內(nèi)，線圈可以自由運(yùn)動(dòng)。當(dāng)給兩者通以圖示電流時(shí)，線圈將 （ ）A靠近直導(dǎo)線，兩者仍在同一豎直平面內(nèi) B遠(yuǎn)離直導(dǎo)線，兩者仍在同一豎直平面內(nèi)C靠近直導(dǎo)線，同時(shí)旋轉(zhuǎn)90角 D遠(yuǎn)離直導(dǎo)線，同時(shí)旋轉(zhuǎn)90角【解析】考慮到直線電流的磁場(chǎng)與距離有關(guān)，即遠(yuǎn)離導(dǎo)線處的磁場(chǎng)較弱。把圓環(huán)電流分成若干小段直線電流（電流元法），各段所受的安培力均有水平分力和豎直分力，由對(duì)稱性可知各力水平方向的分量相互抵消，而豎直方向的分量由于靠近電流I1處的磁場(chǎng)強(qiáng)，故合作用力為豎直向下，所以線圈將靠近直導(dǎo)線，且兩者仍在同一豎直平面內(nèi)，正確答案為A。例3在同一平面內(nèi)有兩根平行的通電導(dǎo)線a與b（圖1），關(guān)于它們相互作用力方向

14、的判斷正確的是ADA通以同向電流時(shí)，互相吸引 B通以同向電流時(shí)，互相排斥C通以反向電流時(shí)，互相吸引 D通以反向電流時(shí)，互相排斥分析設(shè)兩導(dǎo)線中都通以向上的同向電流根據(jù)安培定則，導(dǎo)線a中的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)，在其右側(cè)都垂直紙面向內(nèi)這個(gè)磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線b的作用力Fab的方向，由左手定則可判知，在紙面內(nèi)向左同理，導(dǎo)線b中的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)在其左側(cè)都垂直紙面向外，它對(duì)導(dǎo)線a的作用力Fba的方向在紙面內(nèi)向右結(jié)果，兩導(dǎo)線互相吸引（圖2）若其中b導(dǎo)線的電流反向（即兩導(dǎo)線中通以反向電流），則a導(dǎo)線的右邊垂直紙面向內(nèi)的磁場(chǎng)對(duì)b導(dǎo)線的作用力Fab的方向在紙面內(nèi)向右；同理b導(dǎo)線的左邊垂直紙面向內(nèi)的磁場(chǎng)對(duì)a導(dǎo)線的作用力Fba的

15、方向在紙面內(nèi)向左結(jié)果，兩導(dǎo)線互相排斥（圖3）說明由上述分析可知，電流間的相互作用是通過磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)的即三、帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1洛倫茲力：運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的磁場(chǎng)力叫洛倫茲力。 注意：通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的安培力是在導(dǎo)線中定向移動(dòng)的電荷受到的洛倫茲力的合力的表現(xiàn)。(1) 大?。寒?dāng)vB時(shí)，F(xiàn) = 0 ；當(dāng)vB時(shí)，F(xiàn) = qvB 。(2) 方向：用左手定則判定，其中四指指向正電荷運(yùn)動(dòng)方向（或負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的反方向），拇指所指的方向是正電荷受力的方向。洛倫茲力垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度與速度決定的平面。因?yàn)槁鍌惼澚κ冀K垂直于v的方向，所以洛倫茲力一定不做功. （3） 洛倫茲力與安培力的關(guān)系:洛倫茲力是安培力的微觀

16、實(shí)質(zhì)（微觀解釋），安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn). 所以洛倫茲力的方向與安培力的方向一樣也由左手定則判定.2帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)（不計(jì)粒子的重力）(1) 若vB，帶電粒子做平行于磁感線的勻速直線運(yùn)動(dòng)。(2) 若vB，帶電粒子在垂直于磁場(chǎng)方向的平面內(nèi)以入射速度v做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。洛倫茲力提供帶電粒子做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力，由牛頓第二定律，得帶電粒子運(yùn)動(dòng)的軌道半徑，運(yùn)動(dòng)的周期為：。角速度：。（重點(diǎn)公式，務(wù)必記?。。?洛倫茲力與電場(chǎng)力的對(duì)比（1）受力特點(diǎn)：帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，無論帶電粒子靜止還是運(yùn)動(dòng)，均受到電場(chǎng)力作用，且F=qE；帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，只有與磁場(chǎng)方向垂直的方向上有速度分量，才受洛倫茲力

17、，且F=qvB，當(dāng)粒子靜止或平行于磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，不受洛倫茲力作用。（2） 運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，僅受電場(chǎng)力作用時(shí)，一定做勻變速運(yùn)動(dòng)，軌跡可以是直線，也可以是 曲線。帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，可以不受洛倫茲力，因此可以處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)帶電 粒子垂直于磁場(chǎng)方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。（3） 做功特點(diǎn)：帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)力一般對(duì)電荷做功W =qU。但帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng) 時(shí)，洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷不做功。本章涉及的主要知識(shí)內(nèi)容包括： 1、四個(gè)基本概念：磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁感線、安培力、洛倫茲力； 2、兩個(gè)基本定律：安培定則（右手定則）、左手定則； 3

18、、兩類運(yùn)動(dòng)規(guī)律，通電導(dǎo)體受安培力的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、帶電粒子受洛倫茲力的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 解決本章的問題仍然遵從以往所學(xué)的規(guī)律，只是在力的種類中增加了安培力和洛倫茲力，所以掌握好這兩個(gè)力的特點(diǎn)，運(yùn)用以往所學(xué)的規(guī)律是解決本章有關(guān)問題的前提和關(guān)鍵。速度選擇器；質(zhì)譜儀；磁流體發(fā)電機(jī)；電磁流量計(jì)；回旋加速器科學(xué)技術(shù)中的應(yīng)用：磁場(chǎng)磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)方向：左手定則大小：F=qvB洛倫茲力帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)磁場(chǎng)概念定義基本特性：對(duì)放入的磁極或電流有力的作用方向：小磁針N極直向（安培定則）描述：磁感應(yīng)強(qiáng)度；磁感線方向：左手定則大小：F=BIL安培力磁場(chǎng)對(duì)電流的作用：通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中

19、的力學(xué)問題本章框架幾個(gè)重點(diǎn)歸納：一、 確定帶電粒子的帶電性質(zhì)和在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡。 確定帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡和電性，關(guān)鍵在于確定磁場(chǎng)的方向或粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡偏轉(zhuǎn)方向，同時(shí)要注意帶電粒子的電性，然后根據(jù)左手定則判定。判定時(shí)要注意軌跡的曲率半徑的變化，以確定其運(yùn)動(dòng)方向?！纠?】如圖8-3-1所示，在陰極射線管的正下方平行放置一根通有強(qiáng)直流電流的長(zhǎng)直導(dǎo)線，且電流的方向水平向右，則陰極射線將會(huì) （ ）A向上偏轉(zhuǎn) B向下偏轉(zhuǎn) C向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn) D向紙外偏轉(zhuǎn)【解析】研究對(duì)象為電子，帶負(fù)電，一般不計(jì)重力，所以偏轉(zhuǎn)方向只與洛倫茲力的方向有關(guān)，根據(jù)左手定則（注意帶負(fù)電）判斷，所受的洛倫茲力方向向上。所以A選項(xiàng)正確?！军c(diǎn)撥】首先分析陰極射線管所在位置的磁場(chǎng)方向，注意運(yùn)動(dòng)電荷為負(fù)電荷時(shí)所受洛侖茲力的