完整版)高中物理磁場知識點總結(jié)7頁

1、磁 場 復(fù) 習(xí)一、磁場及其描述磁現(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弱不同，磁性最強的區(qū)域叫磁極。任何磁體都有兩個磁極，無論怎么分 割，磁極總是成對出現(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，它能使放在導(dǎo)體周圍的小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，且磁場的方向跟 電流的方向有關(guān)，這種現(xiàn)象叫做電流的磁效應(yīng)。 奧思特實驗：導(dǎo)線通電后，其下方與導(dǎo)線平行的小磁針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)。 奧思特實驗的意義：第一個揭示了電與磁之間是有聯(lián)系的。磁場（1）磁場

2、：磁體、電流和運動電荷周圍存在的一種物質(zhì)， 磁場的基本性質(zhì)：對放入其中的磁體有力的作用。磁體對磁體的作用，磁鐵對通電導(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來實現(xiàn)的，所有磁現(xiàn)象都起源于電荷運動。（2） 磁場的方向：規(guī)定在磁場中任一點小磁針北極受力的方向，亦即小磁針靜止時的北極所指的方向； 磁場方向也和磁感應(yīng)強度方向、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而引入的一束假想曲線，并不客觀存在，但有實驗基礎(chǔ)。（2）磁感線特點： 磁感線的疏密程度能定性的反映磁場的強弱分布。 磁感線上任一點的切線方向反映該點的磁場方向。 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.幾種常見的磁場的磁感線直線電流的磁場:同心圓、非勻強、距導(dǎo)線越遠(yuǎn)處磁場越弱. 通電螺線管的磁場:兩端分別是N極和S極，管內(nèi)可看作勻強磁場，管外是非勻強磁場. 環(huán)形電流的磁場:兩側(cè)是N極和S極，離圓環(huán)中心越遠(yuǎn)，磁場越弱. 勻強磁場:磁感應(yīng)強度大小處處相等、方向處處相同.勻強磁場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）地磁場的磁感線：地磁場的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）勻強磁場的磁感線

5、：磁感應(yīng)強度大小和方向處處相同的磁場，勻強磁場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)強度：（1）磁感應(yīng)強度是用來表示磁場強弱和方向的物理量，反映磁場的特有性質(zhì)，是某一磁場的固有屬性。在磁場中垂直于磁場方向的通電導(dǎo)線，受到的磁場力F跟電流I和導(dǎo)線長度L的乘積IL的比值，叫做通電導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強度，用符號B表示，即，磁感應(yīng)強度的單位為特斯拉。國際符號T。1T=1N/（Am）. （2）磁感應(yīng)強度B是矢量。磁場中某點的磁感應(yīng)強度方向是該點的磁場方向，即通過該點的磁感線的切線方向；磁感應(yīng)強度的大小由磁場本身決定，與放入磁場中的電流無關(guān)。理解：磁場中某位置的磁感應(yīng)強度的大

6、小及方向是客觀存在的，與放入的電流強度I的大小、導(dǎo)線的長短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：磁場方向、磁感應(yīng)強度方向、小磁針靜止時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，只要知道其中一個方向，就等于知道了其它三個方向，只是前兩個方向比較抽象，后兩個方向比較形象直觀。也就是說，這四種表述其實就是指磁場方向。（3） 磁感應(yīng)強度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)強度的方向就是該處的磁場方向，并不是在該處的電流的受力方向. 4. 地磁場:地球的磁場與條形磁體的磁場相似，其主

7、要特點有三個: （1）地磁場的N極在地球南極附近，S極在地球北極附近. （2）地磁場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，磁感強度相等，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)強度B與一小段通電直導(dǎo)線受到的磁場力F成正比B.一小段通電直導(dǎo)線受到的磁場力的方向就是磁場的方向C.一小段通電直導(dǎo)線在某處不受磁場力，該處的磁感應(yīng)強度一定為零D.磁感應(yīng)強度為零處，一小段通電直導(dǎo)線在該處一定不受磁場力l 拓展 如圖8-1-10所示是磁場中某區(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兩處的磁感強度大小不等, Ba BbB. a、b兩處的磁感強度大小不等, 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、磁場對電流的作用1安培力磁場對電流的作用力（1）安培力的大小 當(dāng)B、I、L兩兩相互垂直時，F(xiàn) =BIL；當(dāng)B與I平行時F =0；當(dāng)B與I成角時，則F =BILsin。 注意： 適用于任何磁場；但只有勻強磁場才能直接相乘 L應(yīng)為有效長度，即圖中兩端點連線的長度（如圖8-2-1所示），相應(yīng)的電流方向沿L由始端流向末端。因為任意形狀的閉合線圈，其有效長度

9、為零，所以通電以后在勻強磁場中，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平面內(nèi)，把手 放入磁場中，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 和電場力那樣做功總為零. 重點：安培力作用下物體運動方向判斷的方法: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)體的運動方向。2特殊位置分析法：把電流或磁鐵轉(zhuǎn)到一個便于分析的特殊位置后再判斷安培力的方向，從而確定運動方向。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： 兩電流相互平行時無轉(zhuǎn)動趨勢，同向電流相互吸引，異向電流相互排斥； 兩電流不平行時，有轉(zhuǎn)到相互平行且方向相同的趨勢。5 轉(zhuǎn)換研究對象法:定性分析磁體在電流磁場作用下如何運動或運動趨勢問題，可先分析電流在磁體磁場中所 受安培力，然后用牛頓第三定律，確定磁體所受的電流磁場的作用力，從而確定磁體所受合力及

11、運動方向?！纠?】一個可以自由移動的線圈L1和一個固定的先圈上L2相互絕緣垂直放置。且兩個線圈的中心重合，當(dāng)兩個線圈通以如圖8-5-1所示的電流時，從左往右看，線圈L1將（ B ）A不動 B順時針轉(zhuǎn)動 C逆時針轉(zhuǎn)動 D向紙面內(nèi)平動【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)生相對轉(zhuǎn)動，直到兩平行電流通向平行為止，據(jù)此可得L1的轉(zhuǎn)動方向應(yīng)是：從左向右看，線圈L1順時針轉(zhuǎn)動。 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，其N極必指向電流I2的磁場方向，由安培定則可知I2產(chǎn)生的磁場方向在其中心豎直向上，而L1等效成小磁針以后，轉(zhuǎn)動

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順時針轉(zhuǎn)動。 方法三：直線電流元分析法:把線圈L1沿轉(zhuǎn)動軸分為上下兩部分，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)生的磁場中，據(jù)安培定則可知各電流元所在處磁場方向向上，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順時針轉(zhuǎn)動。【點撥】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，怎么運動就是要分析什么方向的受力，首先分析好L2的磁場，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)，線圈可以自由運動。當(dāng)給兩者通以圖示電流時，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，同時旋轉(zhuǎn)90角 D遠(yuǎn)離直導(dǎo)線，同時旋轉(zhuǎn)90角【解析】考慮到直線電流的磁場與距離有關(guān)，即遠(yuǎn)離導(dǎo)線處的磁場較弱。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處的磁場強，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，互相吸引 B通以同向電流時，互相排斥C通以反向電流時，互相吸引 D通以反向電流時，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，在其右側(cè)都垂直紙面向內(nèi)這個磁場對通電導(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)生的磁場在其左側(cè)都垂直紙面向外，它對導(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)的磁場對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)的磁場對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實現(xiàn)的即三、帶電粒子在磁場中的運動1洛倫茲力：運動電荷在磁場中受到的磁場力叫洛倫茲力。 注意：通電導(dǎo)線在磁場中受到的安培力是在導(dǎo)線中定向移動的電荷受到的洛倫茲力的合力的表現(xiàn)。(1) 大?。寒?dāng)vB時，F(xiàn) = 0 ；當(dāng)vB時，F(xiàn) = qvB 。(2) 方向：用左手定則判定，其中四指指向正電荷運動方向（或負(fù)電荷運動的反方向），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)強度與速度決定的平面。因為洛倫茲力始終垂直于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帶電粒子在磁場中的運動（不計粒子的重力）(1) 若vB，帶電粒子做平行于磁感線的勻速直線運動。(2) 若vB，帶電粒子在垂直于磁場方向的平面內(nèi)以入射速度v做勻速圓周運動。洛倫茲力提供帶電粒子做圓周運動所需的向心力，由牛頓第二定律，得帶電粒子運動的軌道半徑，運動的周期為：。角速度：。（重點公式，務(wù)必記住?。?洛倫茲力與電場力的對比（1）受力特點：帶電粒子在勻強電場中，無論帶電粒子靜止還是運動，均受到電場力作用，且F=qE；帶電粒子在勻強磁場中，只有與磁場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方向運動時，不受洛倫茲力作用。（2） 運動特點：帶電粒子在勻強電場中，僅受電場力作用時，一定做勻變速運動，軌跡可以是直線，也可以是 曲線。帶電粒子在勻強磁場中，可以不受洛倫茲力，因此可以處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運動狀態(tài)。當(dāng)帶電 粒子垂直于磁場方向進入勻強磁場中，帶電粒子做勻速圓周運動。（3） 做功特點：帶電粒子在勻強電場中運動時，電場力一般對電荷做功W =qU。但帶電粒子在勻強磁場中運動 時，洛倫茲力對運動電荷不做功。本章涉及的主要知識內(nèi)容包括： 1、四個基本概念：磁感應(yīng)強度、磁感線、安培力、洛倫茲力； 2、兩個基本定律：安培定則（右手定則）、左手定則； 3

18、、兩類運動規(guī)律，通電導(dǎo)體受安培力的運動規(guī)律、帶電粒子受洛倫茲力的運動規(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，所以掌握好這兩個力的特點，運用以往所學(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；電磁流量計；回旋加速器科學(xué)技術(shù)中的應(yīng)用：磁場磁場對運動電荷的作用帶電粒子在復(fù)合場中的運動方向：左手定則大?。篎=qvB洛倫茲力帶電粒子在勻強磁場中的勻速圓周運動磁場概念定義基本特性：對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)強度；磁感線方向：左手定則大?。篎=BIL安培力磁場對電流的作用：通電導(dǎo)線在磁場中

19、的力學(xué)問題本章框架幾個重點歸納：一、 確定帶電粒子的帶電性質(zhì)和在磁場中的運動軌跡。 確定帶電粒子在磁場中運動的軌跡和電性，關(guān)鍵在于確定磁場的方向或粒子運動的軌跡偏轉(zhuǎn)方向，同時要注意帶電粒子的電性，然后根據(jù)左手定則判定。判定時要注意軌跡的曲率半徑的變化，以確定其運動方向?！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直流電流的長直導(dǎo)線，且電流的方向水平向右，則陰極射線將會 （ ）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】研究對象為電子，帶負(fù)電，一般不計重力，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選項正確?！军c撥】首先分析陰極射線管所在位置的磁場方向，注意運動電荷為負(fù)電荷時所受洛侖茲力的