《磁场复习小结》PPT课件.ppt

《《磁场复习小结》PPT课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《磁场复习小结》PPT课件.ppt（39页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、一、磁场的产生？磁场的基本性质一、磁场的产生？磁场的基本性质？二、磁场的描述二、磁场的描述:1:1、磁感应强度、磁感应强度B B？2 2、磁感线？几种、磁感线？几种 典型磁场的磁感线分布典型磁场的磁感线分布？三、安培力三、安培力F F安：大小？方向安：大小？方向？四、洛仑兹力四、洛仑兹力f f 大小？方向大小？方向？基基本本知知识识磁场磁场 知识、题型、方法知识、题型、方法基基本本题题型型 一、通电导体在磁场中受力运动问题一、通电导体在磁场中受力运动问题1、定性判定、定性判定例例:（4、5、7、15）2、定量计算、定量计算例例（16）二、带电粒子在匀强磁场中圆周运动问题二、带电粒子在匀强磁场中

2、圆周运动问题例例（1721）三、带电粒子在（电场、磁场、重力场）复合场中受三、带电粒子在（电场、磁场、重力场）复合场中受 力运力运动问题动问题例例（22）四、典型应用事例：质谱仪、回旋加速器、速度选择器四、典型应用事例：质谱仪、回旋加速器、速度选择器磁流体发电机、电磁流量计、霍尔效应磁流体发电机、电磁流量计、霍尔效应例例（11、12、13、20）1、磁场的产生、磁场的产生磁体的周围存在磁场（与电场一样是一种特殊物质）磁体的周围存在磁场（与电场一样是一种特殊物质）电流（运动电荷）周围存在磁场电流（运动电荷）周围存在磁场奥斯特实验奥斯特实验南北放置南北放置导线通电后导线通电后发生偏转发生偏转电流电

3、流产生产生磁场磁场电荷运电荷运动产生动产生磁场磁场变化的电场在周围空间产生磁场变化的电场在周围空间产生磁场（麦克斯韦）。（麦克斯韦）。一磁场的产生和性质一磁场的产生和性质2、磁场的基本性质、磁场的基本性质对放入其中的磁体、电流对放入其中的磁体、电流（运动电荷）有力的作用（运动电荷）有力的作用同名磁极相互排斥同名磁极相互排斥异名磁极相互吸引异名磁极相互吸引磁体对电流的作用磁体对电流的作用电流对电流的作用电流对电流的作用3、磁现象的电本质、磁现象的电本质安培分子安培分子电流假说：电流假说：在原子、分子等物质微粒内部存在一种环形电流在原子、分子等物质微粒内部存在一种环形电流分子电流，分子电流使每个物

4、质微粒都成为微小分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极。的磁体，它的两侧相当于两个磁极。解释磁化、解释磁化、消磁现象消磁现象不显磁性不显磁性显磁性显磁性磁化磁化消磁消磁总结：一切磁现象都是由电荷的运动产生的总结：一切磁现象都是由电荷的运动产生的 二、磁场的描述：二、磁场的描述：1、磁感应强度、磁感应强度B磁感应强度磁感应强度B B：描述磁场的强弱与方向的物理量描述磁场的强弱与方向的物理量定义：在磁场中垂直磁场方向的通电导线，受到的定义：在磁场中垂直磁场方向的通电导线，受到的安培力跟电流和导线长度的乘积的比值。安培力跟电流和导线长度的乘积的比值。表达式：表达式：

5、特斯拉特斯拉矢量：方向为该点的磁场方向，即通过该点的矢量：方向为该点的磁场方向，即通过该点的磁感线的切线方向磁感线的切线方向磁场的方向：磁场的方向：规定在磁场中任一点，小磁针静止时规定在磁场中任一点，小磁针静止时N N极指向（即极指向（即N N极的受力方向）就是该点的磁场方向。极的受力方向）就是该点的磁场方向。（注意：不是电流的受力方向）（注意：不是电流的受力方向）（4）叠加：）叠加：B=B1+B2 平行四边形定则平行四边形定则2、磁感线、磁感线用来形象地描述磁场中各点的磁场方向和强弱的用来形象地描述磁场中各点的磁场方向和强弱的假想曲线假想曲线 磁感线上每一点的磁感线上每一点的切线方向切线方向

6、就是该点的就是该点的磁场方向磁场方向，即小磁针即小磁针N N极在该点的受力方向或静止时的指向极在该点的受力方向或静止时的指向 磁感线的磁感线的疏密表示磁场的强弱疏密表示磁场的强弱 磁感线是封闭曲线（和静电场的电场线不同）磁感线是封闭曲线（和静电场的电场线不同）几种磁场的磁感线：几种磁场的磁感线：安培定则安培定则（右手右手螺旋定则）：对直螺旋定则）：对直导线，四指指磁感线方向；对环行导线，四指指磁感线方向；对环行电流，大拇指指中心轴线上的磁感电流，大拇指指中心轴线上的磁感线方向；对长直螺线管大拇指指螺线方向；对长直螺线管大拇指指螺线管内部的磁感线方向。线管内部的磁感线方向。通电直导线通电直导线判

7、判断断方方法法：立体图立体图纵截面图纵截面图横截面图横截面图环形电流环形电流判判断断方方法法：立体图立体图纵截面图纵截面图横截面图横截面图通电螺线管通电螺线管判判断断方方法法电流电流安培定则（二）安培定则（二）立体图立体图横截面图横截面图纵截面图纵截面图地磁场地磁场地磁场的极在地球的南端（东经地磁场的极在地球的南端（东经度，南纬度的南极度，南纬度的南极洲威尔斯附近；极在地球的北端西经洲威尔斯附近；极在地球的北端西经度，东经度的北美度，东经度的北美洲帕里群岛附近；洲帕里群岛附近；水平分量从南到北，竖直分量北半水平分量从南到北，竖直分量北半球垂直地面向下，南半球垂直地面向上；球垂直地面向下，南半球

8、垂直地面向上；赤道平面，距离地面高度相等的点赤道平面，距离地面高度相等的点的大小和方向相同的大小和方向相同电流磁场方向的判断电流磁场方向的判断在地球赤道上空有一小磁针处于水平静止状态，在地球赤道上空有一小磁针处于水平静止状态，突然发现小磁针突然发现小磁针N极向东偏转，由此可知（极向东偏转，由此可知（）A一定是小磁针正东方向上有一条形磁铁的一定是小磁针正东方向上有一条形磁铁的N极靠近小磁针极靠近小磁针B一定是小磁针正东方向上有一条形磁铁的一定是小磁针正东方向上有一条形磁铁的S极靠近小磁针极靠近小磁针C可能是小磁针正上方有电子流自南向北水平可能是小磁针正上方有电子流自南向北水平通过通过D可能是小磁

9、针正上方有电子流自北向南水平可能是小磁针正上方有电子流自北向南水平通过通过 C 一束电子流沿一束电子流沿x轴正方向高速运动，如图所轴正方向高速运动，如图所示，则电子流产生的磁场在示，则电子流产生的磁场在z轴上的点轴上的点P处的方处的方向是（向是（）A沿沿y轴正方向轴正方向 B沿沿y轴负方向轴负方向C沿沿z轴正方向轴正方向 D沿沿z轴负方向轴负方向 A下列说法中正确的是下列说法中正确的是（）A磁感线可以表示磁场的方向和强弱磁感线可以表示磁场的方向和强弱B磁感线从磁体的磁感线从磁体的N极出发，终止于磁体的极出发，终止于磁体的S极极C磁铁能产生磁场，电流也能产生磁场磁铁能产生磁场，电流也能产生磁场

10、D放入通电螺线管内的小磁针，根据异名磁放入通电螺线管内的小磁针，根据异名磁极相吸的原则，小磁针的极相吸的原则，小磁针的N极一定指向通极一定指向通电螺线电螺线管的管的S极极 磁感线磁感线AC磁感应强度的定义磁感应强度的定义关于磁感应强度，下列说法中错误的是关于磁感应强度，下列说法中错误的是（）A由由B=F/IL可知，可知，B与与F成正比，与成正比，与IL成反比成反比B由由B=F/IL可知，一小段通电导体在某处不受可知，一小段通电导体在某处不受磁场力，说明此处一定无磁场磁场力，说明此处一定无磁场 C通电导线在磁场中受力越大，说明磁场越强通电导线在磁场中受力越大，说明磁场越强D磁感应强度的方向就是该

11、处电流受力方向磁感应强度的方向就是该处电流受力方向 ABCD磁感应强度的矢量性磁感应强度的矢量性两根长直通电导线互相平行，电流方向相同两根长直通电导线互相平行，电流方向相同.它它们的截面处于一个等边三角形们的截面处于一个等边三角形ABC的的A和和B处处.如图如图所示，两通电导线在所示，两通电导线在C处的磁场的磁感应强度的值处的磁场的磁感应强度的值都是都是B，则，则C处磁场的总磁感应强度是（处磁场的总磁感应强度是（）A2BBB C0 D B D安培力安培力磁场对电流的作用磁场对电流的作用1、大小：、大小：F安安=ILB （当当IB时）时）当当IB时，通电导体不受安培时，通电导体不受安培力力当当I

12、B时，所受安培力最大时，所受安培力最大当当I与与B成成角时，角时，F安安=ILBsin 2、方向：用左手定则判断。注意有：、方向：用左手定则判断。注意有：F B 且且FI电流方向电流方向电流方向电流方向安培力方向安培力方向判断下列导线的电流方向或磁场方向或受力方向判断下列导线的电流方向或磁场方向或受力方向 有效长度有效长度L？通电导线在安培力作用下运动的定性判断通电导线在安培力作用下运动的定性判断3、电流在安培力作用下的定量计算问题、电流在安培力作用下的定量计算问题如图，相距如图，相距20cm20cm的两根光滑平行铜导轨，导轨平面倾角为的两根光滑平行铜导轨，导轨平面倾角为=37=370 0，上

13、面放着质量为，上面放着质量为80g80g的金属杆的金属杆abab，整个装置放在，整个装置放在B B=0.2T=0.2T的匀强磁场中的匀强磁场中.(1)(1)若磁场方向竖直向下，若磁场方向竖直向下，要使金属杆静止在导轨上，要使金属杆静止在导轨上，必须通以多大的电流必须通以多大的电流.(2)(2)若磁场方向垂直斜若磁场方向垂直斜面向下，要使金属杆静止在面向下，要使金属杆静止在导轨上，必须通以多大的电流。导轨上，必须通以多大的电流。磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用一、洛仑兹力一、洛仑兹力1、大小、大小：F洛洛=Bqv当当Bv时，电荷不受洛仑兹力时，电荷不受洛仑兹力当当Bv时，电荷所受洛仑兹力

14、最大时，电荷所受洛仑兹力最大当当B与与v成成角时，角时，F洛洛=Bqvsin 2、方向、方向：用左手定则判断：用左手定则判断F洛洛+v注意：注意：四指的方向为正电荷的运动方向，或负电荷运动的反方向。四指的方向为正电荷的运动方向，或负电荷运动的反方向。3、特点、特点：洛仑兹力始终与电荷运动方向垂直，只改变速度的方：洛仑兹力始终与电荷运动方向垂直，只改变速度的方向，而不改变速度的大小，所以洛仑兹力不做功。向，而不改变速度的大小，所以洛仑兹力不做功。4、洛仑兹力与安培力的关系、洛仑兹力与安培力的关系洛仑兹力是安培力的微观表现，安培力是洛仑兹力的宏观体现洛仑兹力是安培力的微观表现，安培力是洛仑兹力的宏

15、观体现洛仑兹力提供向心力洛仑兹力提供向心力轨道半径：轨道半径：周期：周期：与与v、r无关无关带电粒子（不计重力）垂直射入匀强磁场做圆周运动带电粒子（不计重力）垂直射入匀强磁场做圆周运动圆心的确定：圆心的确定：a a、两个速度方向垂直线的交点。、两个速度方向垂直线的交点。b b、一个速度方向的垂直线和一条、一个速度方向的垂直线和一条弦的中垂线的交点弦的中垂线的交点半径半径r的确定：物理式和几何式的确定：物理式和几何式运动时间运动时间VO物物理理规规律律画图，研究几何关系画图，研究几何关系（圆心（圆心O、半径、半径r、圆弧、圆心角、圆弧、圆心角、磁场边界线）磁场边界线）例：例：19214 4、带电

16、粒子在有界磁场中运动问题分类解析、带电粒子在有界磁场中运动问题分类解析OBSVP图1一、带电粒子一、带电粒子在半无界磁场在半无界磁场中的运动中的运动MNO,LAO图3P二、带电粒子二、带电粒子在圆形磁场中在圆形磁场中的运动的运动BABdVV300O图5三、带电粒子在三、带电粒子在长足够大的长方长足够大的长方形磁场中的运动形磁场中的运动llr1OV+qV图6四、带电粒子在正方四、带电粒子在正方形磁场中的运动形磁场中的运动五、带电粒子在环五、带电粒子在环状磁场中的运动状磁场中的运动知识要点知识要点1.复合场：复合场：在同一空间有电场、磁场和重力场并存或某两场复合在同一空间有电场、磁场和重力场并存或

17、某两场复合.2、三个场力特点：、三个场力特点：电场力、重力往往不变，能做功电场力、重力往往不变，能做功,且做功与路径无关且做功与路径无关.洛伦兹力始终与速度方向垂直洛伦兹力始终与速度方向垂直,洛伦兹力永不做功。洛伦兹力永不做功。3、三类运动：、三类运动：带电粒子（体）在复合场中匀速直线运动问题。带电粒子（体）在复合场中匀速直线运动问题。应用力平衡求解应用力平衡求解 如：如：速度选择器、磁流体发电机、电速度选择器、磁流体发电机、电磁流量计、霍耳效应磁流量计、霍耳效应带电体在复合场（重力、电场力、带电体在复合场（重力、电场力、洛伦兹力作用下）洛伦兹力作用下）匀速圆匀速圆周运动问题周运动问题 特点：

18、特点：mg=qE 相抵消；相抵消；qvB=mv2/r带电粒子（体）在复合场中的复杂曲线运动问题带电粒子（体）在复合场中的复杂曲线运动问题 特点：特点：洛伦兹力大小、方向变化，但不做功。洛伦兹力大小、方向变化，但不做功。应用动能定理求解。应用动能定理求解。例例：22（1）质质 谱仪谱仪可以用来测定带电粒子的荷质比。也可以在已知可以用来测定带电粒子的荷质比。也可以在已知电量的情况下测定粒子质量。电量的情况下测定粒子质量。带电粒子质量带电粒子质量m，电荷量，电荷量q，由电压，由电压U加速后垂直进入加速后垂直进入磁感应强度为磁感应强度为B的匀强磁场，的匀强磁场，设轨道半径为设轨道半径为r，有：，有：组

19、合场（电场与磁场没有同时出现在同一区域）组合场（电场与磁场没有同时出现在同一区域）例例20 UqSS1xPB 例例2：质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素：质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图，离子源的重要工具，它的构造原理如图，离子源S产生的各种不同产生的各种不同正离子束正离子束(速度可看作为零速度可看作为零)，经加速电场加速后垂直进入，经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场，到达记录它的照相底片有界匀强磁场，到达记录它的照相底片P上，设离子在上，设离子在P上上的位置到入口处的位置到入口处S1的距离为的距离为x，可以判断，可以判断()A、若离子束是同位素，则

20、、若离子束是同位素，则x越大，离子质量越大越大，离子质量越大B、若离子束是同位素，则、若离子束是同位素，则x越大，离子质量越小越大，离子质量越小C、只要、只要x相同，则离子质量一定相同相同，则离子质量一定相同D、只要、只要x相同，则离子的荷质比一定相同相同，则离子的荷质比一定相同AD(二二二二).).回旋加速器回旋加速器回旋加速器回旋加速器1.加速电场的周期与带电粒子在加速电场的周期与带电粒子在D型盒中圆周运动周期相等。型盒中圆周运动周期相等。D型盒最大半径型盒最大半径R，则回旋加速器所能达到的最大动能为：，则回旋加速器所能达到的最大动能为：（二）、回旋加速器（二）、回旋加速器V0V1V2V3

21、V4V51、带电粒子在两、带电粒子在两D形盒中回旋周形盒中回旋周期等于两盒狭缝之间高频电场期等于两盒狭缝之间高频电场的变化周期，粒子每经过一个的变化周期，粒子每经过一个周期，被电场加速二次周期，被电场加速二次2、将带电粒子在狭缝之间的运动首尾连接起、将带电粒子在狭缝之间的运动首尾连接起来是一个初速度为零的匀加速直线运动来是一个初速度为零的匀加速直线运动3、带电粒子每经电场加速一次，回旋半径就增大一次，、带电粒子每经电场加速一次，回旋半径就增大一次，每次增加的动能为每次增加的动能为 所有各次半径之比为：所有各次半径之比为：4、对于同一回旋加速器，其粒子的回旋的最大半径是相同的。、对于同一回旋加速

22、器，其粒子的回旋的最大半径是相同的。5、回旋加速器的出现，使人类在获得具有较高能量的粒子的方面前进了一、回旋加速器的出现，使人类在获得具有较高能量的粒子的方面前进了一 大步，了解其它类型的加速器：大步，了解其它类型的加速器：直线加速器、同步加速器、电子感应加速器、串列加速器、电子对撞机等直线加速器、同步加速器、电子感应加速器、串列加速器、电子对撞机等例例112828小结：小结：回回旋旋加加速速器器利利用用两两D形形盒盒窄窄缝缝间间的的电电场场使使带带电电粒粒子子加加速速，利利用用D形形盒盒内内的的磁磁场场使使带带电电粒粒子子偏偏转转，带带电电粒粒子子所所能能获获得得的的最终能量与最终能量与B和

23、和R有关，与有关，与U无关无关2929 例例1：关于回旋加速器中电场和磁场的作用的叙述，正：关于回旋加速器中电场和磁场的作用的叙述，正确的是确的是()A、电场和磁场都对带电粒子起加速作用、电场和磁场都对带电粒子起加速作用B、电场和磁场是交替地对带电粒子做功的、电场和磁场是交替地对带电粒子做功的C、只有电场能对带电粒子起加速作用、只有电场能对带电粒子起加速作用D、磁场的作用是使带电粒子在、磁场的作用是使带电粒子在D形盒中做匀速圆周运动形盒中做匀速圆周运动CD3030四四.速度选择器速度选择器在正交电、磁场中，若不计重力，在正交电、磁场中，若不计重力，则：则：1.1.速度选择器只选择速度，与电荷的

24、正负无关；速度选择器只选择速度，与电荷的正负无关；2.2.注意电场和磁场的方向搭配。注意电场和磁场的方向搭配。3131速度选择器：速度选择器：（1）由一个正交的匀强磁场和匀强电场组成速度选择器。）由一个正交的匀强磁场和匀强电场组成速度选择器。（2）带电粒子必须以唯一确定的速度）带电粒子必须以唯一确定的速度（包括大小、方向）才能匀速（或者说（包括大小、方向）才能匀速（或者说沿直线）通过速度选择器。否则将发生沿直线）通过速度选择器。否则将发生偏转。即有确定的入口和出口。偏转。即有确定的入口和出口。（3）这个结论与粒子带何种电荷、电荷多少都无关。）这个结论与粒子带何种电荷、电荷多少都无关。v若速度小

25、于这一速度，电场力将大于洛伦兹力，带电粒子向若速度小于这一速度，电场力将大于洛伦兹力，带电粒子向电场力方向偏转，电场力做正功，动能将增大，洛伦兹力也电场力方向偏转，电场力做正功，动能将增大，洛伦兹力也将增大，粒子的轨迹既不是抛物线，也不是圆，而是一条复将增大，粒子的轨迹既不是抛物线，也不是圆，而是一条复杂曲线；若大于这一速度，将向洛伦兹力方向偏转，电场力杂曲线；若大于这一速度，将向洛伦兹力方向偏转，电场力将做负功，动能将减小，洛伦兹力也将减小，轨迹是一条复将做负功，动能将减小，洛伦兹力也将减小，轨迹是一条复杂曲线。杂曲线。3232练练习习:在在两两平平行行金金属属板板间间有有正正交交的的匀匀强

26、强电电场场和和匀匀强强磁磁场场，一一个个带带电电粒粒子子垂垂直直于于电电场场和和磁磁场场方方向向射射入入场场中中，射射出出时时粒粒子子的的动动能能减减少少了了，为为了了使使粒粒子子射射出出时时动动能能增增加加，在在不不计计重重力力的的情况下，可采取的办法是：情况下，可采取的办法是：A.A.增大粒子射入时的速度增大粒子射入时的速度B.B.减小磁场的磁感应强度减小磁场的磁感应强度C.C.增大电场的电场强度增大电场的电场强度D.D.改变粒子的带电性质改变粒子的带电性质BC3333五五.磁流体发电机磁流体发电机等离子体等离子体等离子体等离子体即高温下电离的气体，含有大量的即高温下电离的气体，含有大量的

27、带正电荷和负电荷的微粒，总体是电中性的。带正电荷和负电荷的微粒，总体是电中性的。qU/d=Bqv电动势：电动势：E=U=Bdv电流：电流：I=E/（R+r）等离子体喷入磁场区域，正、负离子在洛伦兹力作用下发生上、下等离子体喷入磁场区域，正、负离子在洛伦兹力作用下发生上、下偏转而聚集到偏转而聚集到A A、B B板产生电势差。板产生电势差。设设B B为磁感应强度，为磁感应强度，d d为为两板间距，两板间距，v v为喷射速为喷射速度，最大电势差度，最大电势差U U则：则：五五.磁流体发电机磁流体发电机例例123434六、霍耳效应：六、霍耳效应：如图：厚度为如图：厚度为h h，宽度为，宽度为d d的导

28、体板放在垂直于磁感强度的导体板放在垂直于磁感强度为为B B的匀强磁场中，当电流通过导体板时，在导体上下的匀强磁场中，当电流通过导体板时，在导体上下侧面间会产生电势差，这种现象叫霍耳效应。侧面间会产生电势差，这种现象叫霍耳效应。稳定时：稳定时：设电流强度为设电流强度为I I，电荷定向移动速度为，电荷定向移动速度为v v，上下两侧电压为，上下两侧电压为U U3535如图：是用来测定导电液体在导管中流动时流量的仪器，设导如图：是用来测定导电液体在导管中流动时流量的仪器，设导管直径为管直径为d，用非磁性材料制成，磁感应强度为，用非磁性材料制成，磁感应强度为B，a、b间测间测出电势差为出电势差为U七、电

29、磁流量计：七、电磁流量计：则流量则流量Bqv=Eq=qu/d得得v=U/Bd例例133636例例.如图所示，在电场强度为如图所示，在电场强度为E、方向与水平成、方向与水平成30角斜向下的匀强电场中，又有沿水平方向的匀强磁角斜向下的匀强电场中，又有沿水平方向的匀强磁场，磁感应强度为场，磁感应强度为B，有一个质量为，有一个质量为m的带电体竖直的带电体竖直向下做直线运动，则此带电体带向下做直线运动，则此带电体带_电荷，带电荷，带电量为电量为_，做，做 运动？运动？例质量为例质量为 m 带电量为带电量为 q 的小球套在竖直放置的小球套在竖直放置的绝缘杆上，球与杆间的动摩擦因数为的绝缘杆上，球与杆间的动

30、摩擦因数为。匀。匀强电场和匀强磁场的方向如图所示，电场强度强电场和匀强磁场的方向如图所示，电场强度为为 E，磁感应强度为，磁感应强度为 B。小球由静止释放后沿。小球由静止释放后沿杆下滑。设杆足够长，电场和磁场也足够大，杆下滑。设杆足够长，电场和磁场也足够大，求运动过程中小球的最大加速度和最大速度。求运动过程中小球的最大加速度和最大速度。EBqEqvBmgfN最大加速度为最大加速度为 g，此时有：，此时有：qvB=qE，N=0，f=0当摩擦力和重力大小相等时，当摩擦力和重力大小相等时，小球速度达到最大小球速度达到最大 问题：问题：若将磁场反向，其余条件不变。最大加速度若将磁场反向，其余条件不变。最大加速度和最大速度又各是多少？何时出现？和最大速度又各是多少？何时出现？开始的加速度最大开始的加速度最大为为摩擦力等于重力摩擦力等于重力时时速度最大，速度最大，为为EBqEqvBmgfN例：例：14