磁場基本概念 安培力

第三章磁場

電流的磁效應(yīng)奧斯特實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線應(yīng)沿南北方向水平放置通電導(dǎo)線周圍存在磁場,即電流可以產(chǎn)生磁場注意事項(xiàng)：實(shí)驗(yàn)結(jié)論:幾種常見磁場磁感線分布1、假想的。

2、每一點(diǎn)的切線方向即為該點(diǎn)的磁場的方向。（小磁針N極受力的方向）

3、閉合曲線。

4、疏密表示磁場的強(qiáng)弱。

5、不能相交或相切。

磁感線的特點(diǎn)安培定則1：用右手握住導(dǎo)線，讓伸直的大拇指所指的方向跟電流的方向一致，彎曲的四指所指的方向就是磁感線的環(huán)繞方向。直線電流的磁場的磁感線I側(cè)視圖俯視圖直線電流的磁場的磁感線的平面圖環(huán)形電流周圍磁感線安培定則2：讓右手彎曲的四指和環(huán)形電流的方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是環(huán)形導(dǎo)線軸線上磁感線的方向。通電螺旋管周圍磁感線等效安培定則3：用右手握住螺旋管，讓彎曲的四指所指的方向跟電流方向一致，大拇指所指的方向就是螺旋管內(nèi)部磁感線的方向。（大拇指指向螺旋管N極）判斷南極附近、北極附近、赤道、南半球、北半球磁場方向地球磁場判斷南極附近、北極附近、赤道、南半球、北半球磁場方向地球磁場1、定義：在勻強(qiáng)磁場中，有一個與磁場方向垂直的平面，面積為S，我們把B

與S

的乘積叫做穿過這個面的磁通量.2、在勻強(qiáng)磁場中，公式為

Φ=BS⊥

S⊥表示某一面積在垂直于磁場方向上的投影面3、物理意義：磁通量磁通量Φ表示穿過某一面積的磁感線的條數(shù)。磁感應(yīng)強(qiáng)度B，磁感線與某平面夾角a，求通過此面積S的磁通量。aB4、單位：在SI制中是韋伯，簡稱韋，符號Wb5、磁通量有正負(fù)，先規(guī)定面的正面，從正面穿入的磁通量為正，反之為負(fù)，若既有穿入又有穿出則應(yīng)正負(fù)抵消，即求該面積各磁通量的代數(shù)和。6、磁通量的變化量：通常指大小。磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的定義：電流與磁場垂直

實(shí)驗(yàn)得：F∝IL定義：我們把電流垂直磁場情況下的安培力與電流元的比值定義為磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。磁感應(yīng)強(qiáng)度正比于F安？同時有F=ILB1、定義：在磁場中垂直于磁場方向的通電導(dǎo)線，所受的安培力F跟電流元IL的比值叫磁感應(yīng)強(qiáng)度。2、定義式：3、單位：特斯拉，簡稱特，符號T常見磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度地面附近的地磁場3×10-3T到4×10-3T永磁體磁極附近的磁場10-3T電機(jī)、變壓器鐵芯中0.8T到1.4T超導(dǎo)體材料強(qiáng)電流產(chǎn)生的磁場1000T安培力的方向左手定則：伸開左手，使拇指與四指在同一平面內(nèi)并跟四指垂直，讓磁感線垂直穿入手心，四指指向電流的向，這時拇指所指的就是通電導(dǎo)體所受安培力的向。畫出圖中通電導(dǎo)線棒所受安培力的方向。磁電式電表平行電流間的相互作用力同向相吸，異向相斥例：兩個互相垂直的可繞o點(diǎn)自由轉(zhuǎn)動的導(dǎo)線分別通有向右和向上的電流，從初始狀態(tài)釋放，兩導(dǎo)線分別如何運(yùn)動？OI1I2轉(zhuǎn)到同向，邊轉(zhuǎn)邊吸洛倫茲力和安培力什么關(guān)系？IF安.....................－vf－vf－vf－vf－vf－vf安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)洛倫茲力是安培力的微觀本質(zhì)如何判斷洛倫茲力的方向？vvff洛倫茲力始終垂直速度，方向用左手定則判斷，找等效電流方向洛倫茲力的方向?vvBvfff洛垂直紙面向外試判斷下圖中粒子所受的洛倫茲力的方向

－－－左手定則補(bǔ)全圖中的項(xiàng)目。vffvv洛倫茲力方向垂直紙面向里判斷f洛的方向根據(jù)安培力推導(dǎo)洛倫茲力大小IF安.....................－vf－vf－vf－vf－vf－vf磁場和運(yùn)動方向垂直2.磁場和運(yùn)動方向平行v0

v0

平行磁場方向時，f洛=0V3.磁場和速度斜交B1B2帶電粒子在磁場中的運(yùn)動情況1.v0=02.v0與B平行3.v0與B垂直4.v0與B斜交靜止勻速直線運(yùn)動勻速圓周運(yùn)動勻速率螺旋運(yùn)動

v0⊥B時做勻速圓周運(yùn)動f洛做功特點(diǎn)粒子受力特點(diǎn)（方向，大小）半徑周期一．帶電粒子在單直線邊界磁場中的運(yùn)動①如果垂直磁場邊界進(jìn)入，粒子作半圓運(yùn)動后垂直原邊界飛出；②如果與磁場邊界成夾角θ進(jìn)入，仍以與磁場邊界夾角θ飛出（有兩種軌跡，圖中若兩軌跡共弦，則θ1＝θ2）。OBA．rrPθMNBO2θθ1．直線上方有勻強(qiáng)磁場（B）。正、負(fù)電子同時從點(diǎn)P以與MN成30°角的同樣速度v射入磁場（電子質(zhì)量為m,電荷為e），它們從磁場中射出時相距多遠(yuǎn)？射出的時間差是多少？．．300MNBrrO600O’rr600175頁4．如圖,在一水平放置的平板MN上方有勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B,磁場方向垂直于紙面向里,許多質(zhì)量為m,帶電量為+q的粒子,以相同的速率v沿位于紙面內(nèi)的各個方向,由小孔O射入磁場區(qū)域,不計重力,不計粒子間的相互影響.下列圖中陰影部分表示帶電粒子可能經(jīng)過的區(qū)域,其中R=mv/qB.哪個圖是正確的?MNBO2RR2RMNO2RR2RMNO2R2R2RMNOR2R2RMNOD.A.B.C.2RR2RMNO2RR2RMNO2RR2RMNO2R2R2RMNOR2R2RMNOD.A.B.C.轉(zhuǎn)圓心問題175頁例2勻強(qiáng)磁場垂直紙面向里，B=0.6T，磁場內(nèi)有一塊平面感光板，板面與磁場方向平行，在距ab為L=16cm處，有一個點(diǎn)狀的a放射源S，它向各個方向發(fā)射a粒子，速度都是3.0×106m/s，已知a粒子的荷質(zhì)比q/m=5.0×107C/kg，現(xiàn)只考慮在紙平面中的a粒子，求ab上被a粒子打中的區(qū)域的長度。提示：r==10cmSabmvqBSabSab175頁變式2二．帶電粒子在平行直線邊界磁場中的運(yùn)動SBPSSQPQQ圓心在過入射點(diǎn)跟跟速度方向垂直的直線上圓心在過入射點(diǎn)跟邊界垂直的直線上圓心在磁場原邊界上量變積累到一定程度發(fā)生質(zhì)變，出現(xiàn)臨界狀態(tài)．(2)側(cè)移距離yθBdOrrθ(1)偏向角（回旋角）θ(3)時間t注意區(qū)分“電偏轉(zhuǎn)”和“磁偏轉(zhuǎn)”174頁例1．如圖所示，一束電子（電量為e）以速度v垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、寬度為d的勻強(qiáng)磁場中，穿透磁場時速度方向與電子原來射入方向的夾角是30o，則電子的質(zhì)量是多大？穿透磁場的時間是多少?30oBdOrr300練習(xí)：在真空中寬ｄ的區(qū)域內(nèi)有勻強(qiáng)磁場Ｂ，質(zhì)量為ｍ，電量為e，速率為ｖ的電子從邊界ＣＤ外側(cè)垂直射入磁場，入射方向與ＣＤ夾角θ，為了使電子能從磁場的另一側(cè)邊界ＥＦ射出，ｖ最小是多少？CEFDBO．θ思考：求電子在磁場中運(yùn)動的最長時間是多長？+q已知：兩極板間距離L，極板長度L，帶電+q的粒子從磁場邊界中點(diǎn)水平射入，為使粒子不打到極板上，求vo的范圍？三．帶電粒子在矩形邊界磁場中的運(yùn)動r2O2+qr2O1粒子擦著上板從左邊穿出時，圓心在O1點(diǎn)，有粒子擦著上板從右邊穿出時，圓心在O2點(diǎn)，有粒子不打在極板上可能從左端穿出，也可能從右端穿出，必須全面分析問題．176頁8.如圖所示，一足夠長的矩形區(qū)域abcd內(nèi)充滿方向垂直紙面向里的、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，在ad邊中點(diǎn)O方向垂直磁場射入一速度方向跟ad邊夾角θ=300

、大小為v0的帶電粒子，已知粒子質(zhì)量為m、電量為q，ab邊足夠長，ad邊長為L，粒子的重力不計。求：⑴.粒子能從ab邊上射出磁場的v0大小范圍。⑵.如果帶電粒子不受上述v0大小范圍的限制，求粒子在磁場中運(yùn)動的最長時間。V0OabcdV0Oabcdθ300600V0θ2θ2θ圓心角等于弦切角的2倍四．帶電粒子在圓形邊界磁場中的運(yùn)動B?θO’O1、磁場半徑R、軌跡半徑r間的關(guān)系2、軌跡圓心角和偏轉(zhuǎn)角的關(guān)系3、在磁場中的時間和軌跡半徑的關(guān)系對稱性176頁6題圓形區(qū)域內(nèi)有垂直紙面的勻強(qiáng)磁場，三個質(zhì)量和電荷都相同的帶電粒子abc以不同的速率對準(zhǔn)圓心O沿著AO方向射入磁場，正確的是（）a粒子的動能最大c粒子的速率最大c粒子在磁場中運(yùn)動時間最長它們做圓周運(yùn)動的周期Ta<Tb<TcO1O2O3O4半徑越大，圓心角θ越小．圓心角等于偏向角θO1O2O3O4176頁6題練習(xí)：圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面的半徑為R的勻強(qiáng)磁場，磁感強(qiáng)度為B，現(xiàn)有一電量為q、質(zhì)量為m的正離子從a點(diǎn)沿圓形區(qū)域的直徑射入，設(shè)正離子射出磁場區(qū)域的方向與入射方向的夾角為600，求此離子在磁場區(qū)域內(nèi)飛行的時間及射出的位置。B?600600P(xy)yxO’xyoO3.在直角坐標(biāo)系xOy中，有一半徑為R的圓形磁場區(qū)域，磁感強(qiáng)度為B，磁場方向垂直xOy平面指向紙內(nèi)，該區(qū)域的圓心坐標(biāo)為（R，0）。如圖所示，有一個質(zhì)量為m、帶電量為－q的離子，由靜止經(jīng)勻強(qiáng)電場加速后從點(diǎn)（0，R/2）沿x軸正方向射入磁場，離子從射入到射出磁場通過了該磁場的最大距離，不計重力影響。求：⑴.離子在磁場區(qū)域經(jīng)歷的時間。⑵.加速電場的加速電壓。OR/2RBxy·??O2O1rr600174頁變式1一勻磁場,磁場方向垂直于xy平面,在