高中物理磁場(chǎng)部分知識(shí)點(diǎn)總結(jié)概況

高中物理――磁場(chǎng)專題一、磁場(chǎng)

磁體是通過(guò)磁場(chǎng)對(duì)鐵一類物質(zhì)發(fā)生作用的，磁場(chǎng)和電場(chǎng)一樣，是物質(zhì)存在的另一種形式，是客觀存在。小磁針的指南指北表明地球是一個(gè)大磁體。磁體周圍空間存在磁場(chǎng)；電流周圍空間也存在磁場(chǎng)。

電流周圍空間存在磁場(chǎng)，電流是大量運(yùn)動(dòng)電荷形成的，所以運(yùn)動(dòng)電荷周圍空間也有磁場(chǎng)。靜止電荷周圍空間沒(méi)有磁場(chǎng)。

磁場(chǎng)存在于磁體、電流、運(yùn)動(dòng)電荷周圍的空間。磁場(chǎng)是物質(zhì)存在的一種形式。磁場(chǎng)對(duì)磁體、電流都有磁力作用。

與用檢驗(yàn)電荷檢驗(yàn)電場(chǎng)存在一樣，可以用小磁針來(lái)檢驗(yàn)磁場(chǎng)的存在。如圖所示為證明通電導(dǎo)線周圍有磁場(chǎng)存在——奧斯特實(shí)驗(yàn)，以及磁場(chǎng)對(duì)電流有力的作用實(shí)驗(yàn)。1．地磁場(chǎng)

地球本身是一個(gè)磁體，附近存在的磁場(chǎng)叫地磁場(chǎng)，地磁的南極在地球北極附近，地磁的北極在地球的南極附近。

2．地磁體周圍的磁場(chǎng)分布

與條形磁鐵周圍的磁場(chǎng)分布情況相似。

3．指南針

放在地球周圍的指南針靜止時(shí)能夠指南北，就是受到了地磁場(chǎng)作用的結(jié)果。

4．磁偏角

地球的地理兩極與地磁兩極并不重合，磁針并非準(zhǔn)確地指南或指北，其間有一個(gè)交角，叫地磁偏角，簡(jiǎn)稱磁偏角。

說(shuō)明：

①地球上不同點(diǎn)的磁偏角的數(shù)值是不同的。

②磁偏角隨地球磁極緩慢移動(dòng)而緩慢變化。

③地磁軸和地球自轉(zhuǎn)軸的夾角約為11°。二、磁場(chǎng)的方向

在電場(chǎng)中，電場(chǎng)方向是人們規(guī)定的，同理，人們也規(guī)定了磁場(chǎng)的方向。

規(guī)定：

在磁場(chǎng)中的任意一點(diǎn)小磁針北極受力的方向就是那一點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。

確定磁場(chǎng)方向的方法是：

將一不受外力的小磁針?lè)湃氪艌?chǎng)中需測(cè)定的位置，當(dāng)小磁針在該位置靜止時(shí)，小磁針N極的指向即為該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。

磁體磁場(chǎng)：

可以利用同名磁極相斥，異名磁極相吸的方法來(lái)判定磁場(chǎng)方向。

電流磁場(chǎng)：

利用安培定則（也叫右手螺旋定則）判定磁場(chǎng)方向。三、磁感線

在磁場(chǎng)中畫出有方向的曲線表示磁感線，在這些曲線上，每一點(diǎn)的切線方向都跟該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向相同。

（1）磁感線上每一點(diǎn)切線方向跟該點(diǎn)磁場(chǎng)方向相同。

（2）磁感線特點(diǎn)

（1）磁感線的疏密反映磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，磁感線越密的地方表示磁場(chǎng)越強(qiáng)，磁感線越疏的地方表示磁場(chǎng)越弱。

（2）磁感線上每一點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。

（3）磁場(chǎng)中的任何一條磁感線都是閉合曲線，在磁體外部由N極到S極，在磁體內(nèi)部由S極到N極。

以下各圖分別為條形磁體、蹄形磁體、直線電流、環(huán)行電流的磁場(chǎng)說(shuō)明：

①磁感線是為了形象地描述磁場(chǎng)而在磁場(chǎng)中假想出來(lái)的一組有方向的曲線，并不是客觀存在于磁場(chǎng)中的真實(shí)曲線。

②磁感線與電場(chǎng)線類似，在空間不能相交，不能相切，也不能中斷。四、幾種常見磁場(chǎng)1通電直導(dǎo)線周圍的磁場(chǎng)

（1）安培定則：右手握住導(dǎo)線，讓伸直的拇指所指的方向與電流方向一致，彎曲的四指所指的方向就是磁感線環(huán)繞的方向，這個(gè)規(guī)律也叫右手螺旋定則。

（2）磁感線分布如圖所示：

說(shuō)明：

①通電直導(dǎo)線周圍的磁感線是以導(dǎo)線上各點(diǎn)為圓心的同心圓，實(shí)際上電流磁場(chǎng)應(yīng)為空間公式：B=F/IL。

（2）磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位

在國(guó)際單位制中，B的單位是特斯拉（T），由B的定義式可知：

1特（T）=

（3）磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向

磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，不僅有大小，而且有方向，其方向即為該處磁場(chǎng)方向。小磁針靜止時(shí)N極所指的方向規(guī)定為該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，簡(jiǎn)稱為磁場(chǎng)的方向。B是矢量，其方向就是磁場(chǎng)方向，即小磁針靜止時(shí)N極所指的方向。

2、磁通量

磁感線和電場(chǎng)線一樣也是一種形象描述磁場(chǎng)強(qiáng)度大小和方向分布的假想的線，磁感線上各點(diǎn)的切線方向即該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向，磁感線的密疏，反映磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。為了定量地確定磁感線的條數(shù)跟磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的關(guān)系，規(guī)定：在垂直磁場(chǎng)方向每平方米面積的磁感線的條數(shù)與該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小（單位是特）數(shù)值相同。這里應(yīng)注意的是一般畫磁感線可以按上述規(guī)定的任意數(shù)來(lái)畫圖，這種畫法只能幫助我們了解磁感應(yīng)強(qiáng)度大?。环较虻姆植?，不能通過(guò)每平方米的磁感線數(shù)來(lái)得出磁感應(yīng)強(qiáng)度的數(shù)值。

（1）磁通量的定義

穿過(guò)某一面積的磁感線的條數(shù)，叫做穿過(guò)這個(gè)面積的磁通量，用符號(hào)φ表示。

物理意義：穿過(guò)某一面的磁感線條數(shù)。

（2）磁通量與磁感應(yīng)強(qiáng)度的關(guān)系

按前面的規(guī)定，穿過(guò)垂直磁場(chǎng)方向單位面積的磁感線條數(shù)，等于磁感應(yīng)強(qiáng)度B，所以在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，垂直于磁場(chǎng)方向的面積S上的磁通量φ=BS。

若平面S不跟磁場(chǎng)方向垂直，則應(yīng)把S平面投影到垂直磁場(chǎng)方向上。

當(dāng)平面S與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，φ=0。公式

（1）公式：Φ=BS。

（2）公式運(yùn)用的條件：

a．勻強(qiáng)磁場(chǎng)；b．磁感線與平面垂直。

（3）在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中，若磁感線與平面不垂直，公式Φ=BS中的S應(yīng)為平面在垂直于磁感線方向上的投影面積。

此時(shí)，式中即為面積S在垂直于磁感線方向的投影，我們稱為“有效面積”。

（3）磁通量的單位

在國(guó)際單位中，磁通量的單位是韋伯（Wb），簡(jiǎn)稱韋。磁通量是標(biāo)量，只有大小沒(méi)有方向。

(4)磁通密度

磁感線越密的地方，穿過(guò)垂直單位面積的磁感線條數(shù)越多，反之越少，因此穿過(guò)單位面積的磁通量——磁通密度，它反映了磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，在數(shù)值上等于磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，B=Φ/S。

六、磁場(chǎng)對(duì)電流的作用1．安培分子電流假說(shuō)的內(nèi)容

安培認(rèn)為，在原子、分子等物質(zhì)微粒的內(nèi)部存在著一種環(huán)形電流——分子電流，分子電流使每個(gè)物質(zhì)微粒都成為微小的磁體，分子的兩側(cè)相當(dāng)于兩個(gè)磁極。

2．安培假說(shuō)對(duì)有關(guān)磁現(xiàn)象的解釋

（1）磁化現(xiàn)象：一根軟鐵棒，在未被磁化時(shí)，內(nèi)部各分子電流的取向雜亂無(wú)章，它們的磁場(chǎng)互相抵消，對(duì)外不顯磁性；當(dāng)軟磁棒受到外界磁場(chǎng)的作用時(shí)，各分子電流取向變得大致相同時(shí)，兩端顯示較強(qiáng)的磁性作用，形成磁極，軟鐵棒就被磁化了。

（2）磁體的消磁：磁體的高溫或猛烈敲擊，即在激烈的熱運(yùn)動(dòng)或機(jī)械運(yùn)動(dòng)影響下，分子電流取向又變得雜亂無(wú)章，磁體磁性消失。磁現(xiàn)象的電本質(zhì)

磁鐵的磁場(chǎng)和電流的磁場(chǎng)一樣，都是由運(yùn)動(dòng)的電荷產(chǎn)生的。

說(shuō)明：

①根據(jù)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)理論，原子由原子核和核外電子組成，原子核帶正電，核外電子帶負(fù)電，核外電子在庫(kù)侖引力作用下繞核高速旋轉(zhuǎn)，形成分子電流。在安培生活的時(shí)代，由于人們對(duì)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)尚不清楚，所以稱為“假說(shuō)”。但是現(xiàn)在，“假設(shè)”已成為真理。

②分子電流假說(shuō)揭示了電和磁的本質(zhì)聯(lián)系，指出了磁性的起源：一切磁現(xiàn)象都是由運(yùn)動(dòng)的電荷產(chǎn)生的。安培力

通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力稱為安培力。

3．安培力的方向——左手定則

（1）左手定則

伸開左手，使大拇指跟其余四個(gè)手指垂直，并且都跟手掌在同一平面內(nèi)，把手放入磁場(chǎng)，讓磁感線穿過(guò)手心，讓伸開的四指指向電流方向，那么大拇指所指方向即為安培力方向。

（2）安培力F、磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電流I三者的方向關(guān)系：

①，，即安培力垂直于電流和磁感線所在的平面，但B與I不一定垂直。

②判斷通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力時(shí)，注意一定要用左手，并注意各方向間的關(guān)系。

③若已知B、I方向，則方向確定；但若已知B（或I）和方向，則I（或B）方向不確定。

4．電流間的作用規(guī)律

同向電流相互吸引，異向電流相互排斥。安培力大小的公式表述

（1）當(dāng)B與I垂直時(shí)，F(xiàn)=BIL。

（2）當(dāng)B與I成角時(shí)，，是B與I的夾角。

推導(dǎo)過(guò)程：如圖所示，將B分解為垂直電流的和沿電流方向的，B對(duì)I的作用可用B1、B2對(duì)電流的作用等效替代，。

5．幾點(diǎn)說(shuō)明

（1）通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，F(xiàn)=BIL最大；平行時(shí)最小，F(xiàn)=0。

（2）B對(duì)放入的通電導(dǎo)線來(lái)說(shuō)是外磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。

（3）導(dǎo)線L所處的磁場(chǎng)應(yīng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)；在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，公式僅適用于很短的通電導(dǎo)線（我們可以把這樣的直線電流稱為直線電流元）。

（4）式中的L為導(dǎo)線垂直磁場(chǎng)方向的有效長(zhǎng)度。如圖所示，半徑為r的半圓形導(dǎo)線與磁場(chǎng)B垂直放置，當(dāng)導(dǎo)線中通以電流I時(shí)，導(dǎo)線的等效長(zhǎng)度為2r，故安培力F=2BIr。

七、磁電式電流表1.電流表的構(gòu)造

磁電式電流表的構(gòu)造如圖所示。在蹄形磁鐵的兩極間有一個(gè)固定的圓柱形鐵芯，鐵芯外面套有一個(gè)可以轉(zhuǎn)動(dòng)的鋁框，在鋁框上繞有線圈。鋁框的轉(zhuǎn)軸上裝有兩個(gè)螺旋彈簧和一個(gè)指針，線圈的兩端分別接在這兩個(gè)螺旋彈簧上，被測(cè)電流經(jīng)過(guò)這兩個(gè)彈簧流入線圈。

2．電流表的工作原理

如圖所示，設(shè)線圈所處位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，線圈長(zhǎng)度為L(zhǎng)，寬為d，匝數(shù)為n，當(dāng)線圈中通有電流I時(shí)，安培力對(duì)轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生力矩：，安培力的大小為：F=nBIL。故安培力的力矩大小為M1=nBILd。

當(dāng)線圈發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，不論通過(guò)電線圈轉(zhuǎn)到什么位置，它的平面都跟磁感線平行，安培力的力矩不變。

當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過(guò)角時(shí)，這時(shí)指針偏角為角，兩彈簧產(chǎn)生阻礙線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的扭轉(zhuǎn)力矩為M2，對(duì)線圈，根據(jù)力矩平衡有M1=M2。

設(shè)彈簧材料的扭轉(zhuǎn)力矩與偏轉(zhuǎn)角成正比，且為M2=k。

由nBILd=k得。

其中k、n、B、I、d是一定的，因此有。

由此可知：電流表的工作原理是指針的偏角的值可以反映I值的大小，且電流表刻度是均勻的，對(duì)應(yīng)不同的在刻度盤上標(biāo)出相應(yīng)的電流值，這樣就可以直接讀取電流值了。磁場(chǎng)對(duì)電流的作用基礎(chǔ)知識(shí)一、安培力1.安培力：通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的作用力叫做安培力．說(shuō)明:磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線中定向移動(dòng)的電荷有力的作用，磁場(chǎng)對(duì)這些定向移動(dòng)電荷作用力的宏觀表現(xiàn)即為安培力．2.安培力的計(jì)算公式：F＝BILsinθ（θ是I與B的夾角）；通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，即θ＝900，此時(shí)安培力有最大值；通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，即θ＝00，此時(shí)安培力有最小值，F(xiàn)=0N;00＜B＜900時(shí)，安培力F介于0和最大值之間.3.安培力公式的適用條件:I1I2①I1I2如圖所示，電流I1//I2,如I1在I2處磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則I1對(duì)I2的安培力F＝BI2L，方向向左，同理I2對(duì)I1②根據(jù)力的相互作用原理，如果是磁體對(duì)通電導(dǎo)體有力的作用，則通電導(dǎo)體對(duì)磁體有反作用力．兩根通電導(dǎo)線間的磁場(chǎng)力也遵循牛頓第三定律．二、左手定則1.用左手定則判定安培力方向的方法：伸開左手，使拇指跟其余的四指垂直且與手掌都在同一平面內(nèi)，讓磁感線垂直穿過(guò)手心，并使四指指向電流方向，這時(shí)手掌所在平面跟磁感線和導(dǎo)線所在平面垂直，大拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線所受安培力的方向．2.安培力F的方向既與磁場(chǎng)方向垂直，又與通電導(dǎo)線垂直,即F跟BI所在的面垂直．但B與I的方向不一定垂直．3.安培力F、磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電流1三者的關(guān)系①已知I,B的方向，可惟一確定F的方向；②已知F、B的方向，且導(dǎo)線的位置確定時(shí)，可惟一確定I的方向；③已知F,1的方向時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向不能惟一確定．4.由于B,I,F的方向關(guān)系常是在三維的立體空間，所以求解本部分問(wèn)題時(shí)，應(yīng)具有較好的空間想象力，要善于把立體圖畫變成易于分析的平面圖，即畫成俯視圖，剖視圖，側(cè)視圖等．規(guī)律方法1。安培力的性質(zhì)和規(guī)律；①公式F=BIL中L為導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度，即導(dǎo)線兩端點(diǎn)所連直線的長(zhǎng)度，相應(yīng)的電流方向沿L由始端流向末端．如圖所示，甲中：，乙中：L/=d(直徑）＝2R（半圓環(huán)且半徑為R)②安培力的作用點(diǎn)為磁場(chǎng)中通電導(dǎo)體的幾何中心；③安培力做功:做功的結(jié)果將電能轉(zhuǎn)化成其它形式的能．2、安培力作用下物體的運(yùn)動(dòng)方向的判斷（1）電流元法：即把整段電流等效為多段直線電流元，先用左手定則判斷出每小段電流元所受安培力的方向，從而判斷整段電流所受合力方向，最后確定運(yùn)動(dòng)方向．（2）特殊位置法：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方向，從而確定運(yùn)動(dòng)方向．（3）等效法：環(huán)形電流和通電螺線管都可以等效成條形磁鐵，條形磁鐵也可等效成環(huán)形電流或通電螺線管，通電螺線管也可以等效成很多匝的環(huán)形電流來(lái)分析．（4）利用結(jié)論法：①兩電流相互平行時(shí)無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)，同向電流相互吸引，反向電流相互排斥；②兩電流不平行時(shí)，有轉(zhuǎn)動(dòng)到相互平行且電流方向相同的趨勢(shì)．（5）轉(zhuǎn)換研究對(duì)象法：因?yàn)殡娏髦g，電流與磁體之間相互作用滿足牛頓第三定律，這樣，定性分析磁體在電流磁場(chǎng)作用下如何運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題，可先分析電流在磁體磁場(chǎng)中所受的安培力，然后由牛頓第三定律，再確定磁體所受電流作用力，從而確定磁體所受合力及運(yùn)動(dòng)方向．（6）分析在安培力作用下通電導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)情況的一般步驟①畫出通電導(dǎo)線所在處的磁感線方向及分布情況②用左手定則確定各段通電導(dǎo)線所受安培力③)據(jù)初速方向結(jié)合牛頓定律確定導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)情況(7)磁場(chǎng)對(duì)通電線圈的作用:若線圈面積為S，線圈中的電流強(qiáng)度為I，所在磁場(chǎng)的孩感應(yīng)強(qiáng)度為B，線圈平面跟磁場(chǎng)的夾角為θ，則線圈所受磁場(chǎng)的力矩為：M=BIScosθ．磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用基礎(chǔ)知識(shí)一、洛侖茲力磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力1.洛倫茲力的公式:f=qvBsinθ，θ是V、B之間的夾角.2.當(dāng)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向互相平行時(shí)，F(xiàn)＝03.當(dāng)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向互相垂直時(shí)，f=qvB4.只有運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中才有可能受到洛倫茲力作用，靜止電荷在磁場(chǎng)中受到的磁場(chǎng)對(duì)電荷的作用力一定為0．二、洛倫茲力的方向1.洛倫茲力F的方向既垂直于磁場(chǎng)B的方向，又垂直于運(yùn)動(dòng)電荷的速度v的方向，即F總是垂直于B和v所在的平面．2.使用左手定則判定洛倫茲力方向時(shí)，伸出左手，讓姆指跟四指垂直，且處于同一平面內(nèi)，讓磁感線穿過(guò)手心，四指指向正電荷運(yùn)動(dòng)方向（當(dāng)是負(fù)電荷時(shí)，四指指向與電荷運(yùn)動(dòng)方向相反）則姆指所指方向就是該電荷所受洛倫茲力的方向．三、洛倫茲力與安培力的關(guān)系1.洛倫茲力是單個(gè)運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力，而安培力是導(dǎo)體中所有定向稱動(dòng)的自由電荷受到的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)．2.洛倫茲力一定不做功，它不改變運(yùn)動(dòng)電荷的速度大小;但安培力卻可以做功．四、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1.不計(jì)重力的帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)可分三種情況：一是勻速直線運(yùn)動(dòng)；二是勻速圓周運(yùn)動(dòng)；三是螺旋運(yùn)動(dòng)．2.不計(jì)重力的帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑r=mv/qB；其運(yùn)動(dòng)周期T=2πm/qB（與速度大小無(wú)關(guān)）．3.不計(jì)重力的帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)都做曲線運(yùn)動(dòng)，但有區(qū)別：帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)，在電場(chǎng)中做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)（類平拋運(yùn)動(dòng)）；垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則做變加速曲線運(yùn)動(dòng)（勻速圓周運(yùn)動(dòng)）．規(guī)律方法1、帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的圓心、半徑及時(shí)間的確定（1)用幾何知識(shí)確定圓心并求半徑．因?yàn)镕方向指向圓心，根據(jù)F一定垂直v，畫出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡中任意兩點(diǎn)（大多是射入點(diǎn)和出射點(diǎn)）的F或半徑方向，其延長(zhǎng)線的交點(diǎn)即為圓心，再用幾何知識(shí)求其半徑與弦長(zhǎng)的關(guān)系．(2)確定軌跡所對(duì)應(yīng)的圓心角，求運(yùn)動(dòng)時(shí)間．先利用圓心角與弦切角的關(guān)系，或者是四邊形內(nèi)角和等于3600（或2π）計(jì)算出圓心角θ的大小，再由公式t=θT/3600（或θT/2π）可求出運(yùn)動(dòng)時(shí)間．(3)注意圓周運(yùn)動(dòng)中有關(guān)對(duì)稱的規(guī)律．如從同一邊界射入的粒子，從同一邊界射出時(shí)，速度與邊界的夾角相等；在圓形磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)，沿徑向射入的粒子，必沿徑向射出．2、洛侖茲力的多解問(wèn)題（1）帶電粒子電性不確定形成多解．帶電粒子可能帶正電荷，也可能帶負(fù)電荷，在相同的初速度下，正負(fù)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡不同，導(dǎo)致雙解．（2）磁場(chǎng)方向不確定形成多解．若只告知磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，而未說(shuō)明磁感應(yīng)強(qiáng)度方向，則應(yīng)考慮因磁場(chǎng)方向不確定而導(dǎo)致的多解．（3）臨界狀態(tài)不惟一形成多解．帶電粒子在洛倫茲力作用下飛越有界磁場(chǎng)時(shí)，它可能穿過(guò)去，也可能偏轉(zhuǎn)1800從入射界面這邊反向飛出．另在光滑水平桌面上，一絕緣輕繩拉著一帶電小球在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，若繩突然斷后，小球可能運(yùn)動(dòng)狀態(tài)也因小球帶電電性，繩中有無(wú)拉力造成多解．（4）運(yùn)動(dòng)的重復(fù)性形成多解．如帶電粒子在部分是電場(chǎng)，部分是磁場(chǎng)空間運(yùn)動(dòng)時(shí)，往往具有往復(fù)性，因而形成多解．【例8】如圖所示，一半徑為R的絕緣圓筒中有沿軸線方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，一質(zhì)量為m，帶電荷量為q的正粒子（不計(jì)重力）以速度為v從筒壁的A孔沿半徑方向進(jìn)入筒內(nèi)，設(shè)粒子和筒壁的碰撞無(wú)電荷量和能量的損失，那么要使粒子與筒壁連續(xù)碰撞，繞筒壁一周后恰好又從A孔射出，問(wèn)：(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小必須滿足什么條件？(2)粒子在筒中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為多少？A·A·O設(shè)第一段圓弧的圓心為O/,半徑為r,則θ=2π/2n=π/n.,由幾何關(guān)系得,又由r=mv/Bq,聯(lián)立得:Bφ⌒O/╯Bφ⌒O/╯θ弧AB所對(duì)的圓心角粒子由A到B所用的時(shí)間(n=3.4.5……)故粒子運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為(n=3.4.5……)電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律知識(shí)要點(diǎn)：一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象： 1、只要穿過(guò)閉合回路中的磁通量發(fā)生變化，閉合回路中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，如果電路不閉合只會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 這種利用磁場(chǎng)產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫電磁感應(yīng)，是1831年法拉第發(fā)現(xiàn)的。 回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的條件是回路所圍面積中的磁通量變化，因此研究磁通量的變化是關(guān)鍵，由磁通量的廣義公式中（是B與S的夾角）看，磁通量的變化可由面積的變化引起；可由磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化引起；可由B與S的夾角的變化引起；也可由B、S、中的兩個(gè)量的變化，或三個(gè)量的同時(shí)變化引起。 下列各圖中，回路中的磁通量是怎么的變化，我們把回路中磁場(chǎng)方向定為磁通量方向（只是為了敘述方便），則各圖中磁通量在原方向是增強(qiáng)還是減弱。 （1）圖：由彈簧或?qū)Ь€組成回路，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中，先把它撐開，而后放手，到恢復(fù)原狀的過(guò)程中。 （2）圖：裸銅線在裸金屬導(dǎo)軌上向右勻速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中。 （3）圖：條形磁鐵插入線圈的過(guò)程中。 （4）圖：閉合線框遠(yuǎn)離與它在同一平面內(nèi)通電直導(dǎo)線的過(guò)程中。 （5）圖：同一平面內(nèi)的兩個(gè)金屬環(huán)A、B，B中通入電流，電流強(qiáng)度I在逐漸減小的過(guò)程中。 （6）圖：同一平面內(nèi)的A、B回路，在接通K的瞬時(shí)。 （7）圖：同一鐵芯上兩個(gè)線圈，在滑動(dòng)變阻器的滑鍵P向右滑動(dòng)過(guò)程中。 （8）圖：水平放置的條形磁鐵旁有一閉合的水平放置線框從上向下落的過(guò)程中。 2、閉合回路中的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中作切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，感應(yīng)電流，這是初中學(xué)過(guò)的，其本質(zhì)也是閉合回路中磁通量發(fā)生變化。 3、產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流的條件：導(dǎo)體在磁場(chǎng)里做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)就產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；穿過(guò)線圈的磁量發(fā)生變化時(shí)，線圈里就產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。如果導(dǎo)體是閉合電路的一部分，或者線圈是閉合的，就產(chǎn)生感應(yīng)電流。從本質(zhì)上講，上述兩種說(shuō)法是一致的，所以產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件可歸結(jié)為：穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化。二、楞次定律： 1、1834年德國(guó)物理學(xué)家楞次通過(guò)實(shí)驗(yàn)總結(jié)出：感應(yīng)電流的方向總是要使感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。 即磁通量變化感應(yīng)電流感應(yīng)電流磁場(chǎng)磁通量變化。 2、當(dāng)閉合電路中的磁通量發(fā)生變化引起感應(yīng)電流時(shí)，用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向。 楞次定律的內(nèi)容：感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙引起感應(yīng)電流為磁通量變化。 楞次定律是判斷感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向的定律，但它是通過(guò)感應(yīng)電流方向來(lái)表述的。按照這個(gè)定律，感應(yīng)電流只能采取這樣一個(gè)方向，在這個(gè)方向下的感應(yīng)電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)一定是阻礙引起這個(gè)感應(yīng)電流的那個(gè)變化的磁通量的變化。我們把“引起感應(yīng)電流的那個(gè)變化的磁通量”叫做“原磁道”。因此楞次定律可以簡(jiǎn)單表達(dá)為：感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙原磁通的變化。所謂阻礙原磁通的變化是指：當(dāng)原磁通增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)（或磁通）與原磁通方向相反，阻礙它的增加；當(dāng)原磁通減少時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁通方向相同，阻礙它的減少。從這里可以看出，正確理解感應(yīng)電流的磁場(chǎng)和原磁通的關(guān)系是理解楞次定律的關(guān)鍵。要注意理解“阻礙”和“變化”這四個(gè)字，不能把“阻礙”理解為“阻止”，原磁通如果增加，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)只能阻礙它的增加，而不能阻止它的增加，而原磁通還是要增加的。更不能感應(yīng)電流的“磁場(chǎng)”阻礙“原磁通”，尤其不能把阻礙理解為感應(yīng)電流的磁場(chǎng)和原磁道方向相反。正確的理解應(yīng)該是：通過(guò)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向和原磁通的方向的相同或相反，來(lái)達(dá)到“阻礙”原磁通的“變化”即減或增。楞次定律所反映提這樣一個(gè)物理過(guò)程：原磁通變化時(shí)（原變），產(chǎn)生感應(yīng)電流（I感），這是屬于電磁感應(yīng)的條件問(wèn)題；感應(yīng)電流一經(jīng)產(chǎn)生就在其周圍空間激發(fā)磁場(chǎng)（感），這就是電流的磁效應(yīng)問(wèn)題；而且I感的方向就決定了感的方向（用安培右手螺旋定則判定）；感阻礙原的變化——這正是楞次定律所解決的問(wèn)題。這樣一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，可以用圖表理順如下： 楞次定律也可以理解為：感應(yīng)電流的效果總是要反抗（或阻礙）產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因，即只要有某種可能的過(guò)程使磁通量的變化受到阻礙，閉合電路就會(huì)努力實(shí)現(xiàn)這種過(guò)程： （1）阻礙原磁通的變化（原始表速）； （2）阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可理解為“來(lái)拒去留”，具體表現(xiàn)為：若產(chǎn)生感應(yīng)電流的回路或其某些部分可以自由運(yùn)動(dòng)，則它會(huì)以它的運(yùn)動(dòng)來(lái)阻礙穿過(guò)路的磁通的變化；若引起原磁通變化為磁體與產(chǎn)生感應(yīng)電流的可動(dòng)回路發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而回路的面積又不可變，則回路得以它的運(yùn)動(dòng)來(lái)阻礙磁體與回路的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而回路將發(fā)生與磁體同方向的運(yùn)動(dòng)； （3）使線圈面積有擴(kuò)大或縮小的趨勢(shì)； （4）阻礙原電流的變化（自感現(xiàn)象）。 利用上述規(guī)律分析問(wèn)題可獨(dú)辟蹊徑，達(dá)到快速準(zhǔn)確的效果。如圖1所示，在O點(diǎn)懸掛一輕質(zhì)導(dǎo)線環(huán)，拿一條形磁鐵沿導(dǎo)線環(huán)的軸線方向突然向環(huán)內(nèi)插入，判斷在插入過(guò)程中導(dǎo)環(huán)如何運(yùn)動(dòng)。若按常規(guī)方法，應(yīng)先由楞次定律判斷出環(huán)內(nèi)感應(yīng)電流的方向，再由安培定則確定環(huán)形電流對(duì)應(yīng)的磁極，由磁極的相互作用確定導(dǎo)線環(huán)的運(yùn)動(dòng)方向。若直接從感應(yīng)電流的效果來(lái)分析：條形磁鐵向環(huán)內(nèi)插入過(guò)程中，環(huán)內(nèi)磁通量增加，環(huán)內(nèi)感應(yīng)電流的效果將阻礙磁通量的增加，由磁通量減小的方向運(yùn)動(dòng)。因此環(huán)將向右擺動(dòng)。顯然，用第二種方法判斷更簡(jiǎn)捷。 應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向的具體步驟： （1）查明原磁場(chǎng)的方向及磁通量的變化情況； （2）根據(jù)楞次定律中的“阻礙”確定感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向； （3）由感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向用安培表判斷出感應(yīng)電流的方向。 3、當(dāng)閉合電路中的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，用右手定則可判定感應(yīng)電流的方向。 運(yùn)動(dòng)切割產(chǎn)生感應(yīng)電流是磁通量發(fā)生變化引起感應(yīng)電流的特例，所以判定電流方向的右手定則也是楞次定律的特例。用右手定則能判定的，一定也能用楞次定律判定，只是不少情況下，不如用右手定則判定的方便簡(jiǎn)單。反過(guò)來(lái)，用楞次定律能判定的，并不是用右手定則都能判定出來(lái)。如圖2所示，閉合圖形導(dǎo)線中的磁場(chǎng)逐漸增強(qiáng)，因?yàn)榭床坏角懈?，用右手定則就難以判定感應(yīng)電流的方向，而用楞次定律就很容易判定。 要注意左手定則與右手定則應(yīng)用的區(qū)別，兩個(gè)定則的應(yīng)用可簡(jiǎn)單總結(jié)為：“因電而動(dòng)”用右手，“因動(dòng)而電”用右手，因果關(guān)系不可混淆。電磁感應(yīng)78.電磁感應(yīng)現(xiàn)象、磁通量、法拉第電磁感應(yīng)定律、楞次定律。*電磁感應(yīng)現(xiàn)象---時(shí)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象。條件：（若電路閉合則有感應(yīng)電流）磁通量---定義：磁感應(yīng)強(qiáng)度與面積的乘積計(jì)算：其中B均勻；S與B垂直。S單位：韋伯B：也叫磁通密度法拉第電磁感應(yīng)定律---實(shí)驗(yàn)---感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與φ、△Φ無(wú)關(guān)，只與△Φ/△t以及匝數(shù)n有關(guān)。內(nèi)容---電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小跟穿過(guò)這一電路的磁通量的變化率成正比。數(shù)學(xué)表達(dá)式---(E的平均值)E的瞬時(shí)值---導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)。計(jì)算公式---其中B、L、v三垂直其中任兩物理量夾角θ，其余兩個(gè)量垂直，L為有效長(zhǎng)度、B均勻。楞次定律---內(nèi)容---感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。理解---1.Φ增大，B感要阻礙Φ的增大。所以B感與B原方向相反。2.Φ減小，B感要阻礙Φ的減小，所以B感與B原方向相同。既滿足---增反減同的原則。思路---先確定B原的方向，再結(jié)合題意判斷Φ的變化，利用增反減同的原則再判斷B感的方向，再由安培定則判斷I感的方向。（再判斷I感的受力方向）對(duì)阻礙的理解---只能阻礙，不能阻止。楞次定律第二種描述---感應(yīng)電流總是要阻礙引起感因電流的原因。對(duì)阻礙的進(jìn)一步理解---有阻礙才有能量的轉(zhuǎn)化。例如：由于a的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電流，那么感應(yīng)電流總是要阻礙a的運(yùn)動(dòng)。這樣才把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電流的能量。79.導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，右手定則。*內(nèi)容---伸開右手讓拇指跟其余的四指垂直，并且都跟掌心在同一個(gè)平面內(nèi)，讓磁感線垂直從手心進(jìn)入，拇指指向?qū)w的運(yùn)動(dòng)方向，其余四指指的就是感應(yīng)電流的方向?；蚋袘?yīng)電動(dòng)勢(shì)的高電勢(shì)一端。因果關(guān)系---原因：磁場(chǎng)和導(dǎo)體相對(duì)于磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)。結(jié)果：產(chǎn)生了感應(yīng)電流。電荷移動(dòng)的原因---電荷在磁場(chǎng)中受洛侖茲力的結(jié)果。80.自感現(xiàn)象。原理---電磁感應(yīng)現(xiàn)象?，F(xiàn)象---由于導(dǎo)體本身的電流的變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。自干系數(shù)---有關(guān)因素:線圈的橫截面積越大、線圈越長(zhǎng)、匝數(shù)越多、它的自感系數(shù)就越大另外：有鐵芯時(shí)的自感系數(shù)比沒(méi)有鐵芯時(shí)的自感系數(shù)大得多。單位---亨利。應(yīng)用---振蕩電路發(fā)射電磁波、鎮(zhèn)流器、閘刀開關(guān)放在絕緣的油中、精確電阻的雙線繞法。81.日光燈。結(jié)構(gòu)---啟輝器、燈管、鎮(zhèn)流器。工作過(guò)程及原理---啟動(dòng)時(shí)鎮(zhèn)流器產(chǎn)生瞬時(shí)高壓；工作時(shí)鎮(zhèn)流器維持低壓。專題:帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)一、復(fù)合場(chǎng)的分類：1、復(fù)合場(chǎng)：即電場(chǎng)與磁場(chǎng)有明顯的界線，帶電粒子分別在兩個(gè)區(qū)域內(nèi)做兩種不同的運(yùn)動(dòng)，即分段運(yùn)動(dòng)，該類問(wèn)題運(yùn)動(dòng)過(guò)程較為復(fù)雜，但對(duì)于每一段運(yùn)動(dòng)又較為清晰易辨，往往這類問(wèn)題的關(guān)鍵在于分段運(yùn)動(dòng)的連接點(diǎn)時(shí)的速度，具有承上啟下的作用．2、疊加場(chǎng)：即在同一區(qū)域內(nèi)同時(shí)有電場(chǎng)和磁場(chǎng)，些類問(wèn)題看似簡(jiǎn)單，受力不復(fù)雜，但仔細(xì)分析其運(yùn)動(dòng)往往比較難以把握。二、帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)電運(yùn)動(dòng)的基本分析1.當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中所受的合外力為0時(shí)，粒子將做勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止．2.當(dāng)帶電粒子所受的合外力與運(yùn)動(dòng)方向在同一條直線上時(shí)，粒子將做變速直線運(yùn)動(dòng)．3.當(dāng)帶電粒子所受的合外力充當(dāng)向心力時(shí)，粒子將做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．4.當(dāng)帶電粒子所受的合外力的大小、方向均是不斷變化的時(shí)，粒子將做變加速運(yùn)動(dòng)，這類問(wèn)題一般只能用能量關(guān)系處理．三、電場(chǎng)力和洛倫茲力的比較1.在電場(chǎng)中的電荷，不管其運(yùn)動(dòng)與否，均受到電場(chǎng)力的作用；而磁場(chǎng)僅僅對(duì)運(yùn)動(dòng)著的、且速度與磁場(chǎng)方向不平行的電荷有洛倫茲力的作用．2.電場(chǎng)力的大小F＝Eq，與電荷的運(yùn)動(dòng)的速度無(wú)關(guān)；而洛倫茲力的大小f=Bqvsinα,與電荷運(yùn)動(dòng)的速度大小和方向均有關(guān)．3.電場(chǎng)力的方向與電場(chǎng)的方向或相同、或相反；而洛倫茲力的方向始終既和磁場(chǎng)垂直，又和速度方向垂直．4.電場(chǎng)力既可以改變電荷運(yùn)動(dòng)的速度大小，也可以改變電荷運(yùn)動(dòng)的方向，而洛倫茲力只能改變電荷運(yùn)動(dòng)的速度方向，不能改變速度大小5.電場(chǎng)力可以對(duì)電荷做功，能改變電荷的動(dòng)能；洛倫茲力不能對(duì)電荷做功，不能改變電荷的動(dòng)能．6.勻強(qiáng)電場(chǎng)中在電場(chǎng)力的作用下，運(yùn)動(dòng)電荷的偏轉(zhuǎn)軌跡為拋物線；勻強(qiáng)磁場(chǎng)中在洛倫茲力的