磁场单元复习分解.pptx

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1、1、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）电流（运动电荷）周围存在磁场奥斯特实验南北放置导线通电后发生偏转电流产生磁场电荷运动产生磁场变化的电场在周围空间产生磁场（麦克斯韦）。一磁场的产生和性质第1页/共39页2、磁场的基本性质对放入其中的磁体、电流（运动电荷）有力的作用同名磁极相互排斥异名磁极相互吸引磁体对电流的作用电流对电流的作用第2页/共39页3、磁现象的电本质安培分子电流假说：在原子、分子等物质微粒内部存在一种环形电流分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极。解释磁化、消磁现象不显磁性显磁性磁化消磁总结：一切磁现象都是由电荷的运动产生的

2、第3页/共39页 二、磁场的描述：1、磁感应强度B磁感应强度B：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，受到的安培力跟电流和导线长度的乘积的比值。表达式：特斯拉矢量：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场的方向：规定在磁场中任一点，小磁针静止时N极指向（即N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）（4）叠加：B=B1+B2 平行四边形定则第4页/共39页2、磁感线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 磁感线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向，即小磁针N极在该点的受力方向或静止时的指向 磁感线的疏密表示磁场的强弱 磁

3、感线是封闭曲线（和静电场的电场线不同）第5页/共39页几种磁场的磁感线：第6页/共39页安培定则（右手螺旋定则）：对直导线，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线方向；对长直螺线管大拇指指螺线管内部的磁感线方向。第7页/共39页通电直导线判断方法：立体图纵截面图横截面图环形电流判断方法：立体图纵截面图横截面图第8页/共39页通电螺线管判断方法电流安培定则（二）立体图横截面图纵截面图地磁场地磁场的极在地球的南端（东经度，南纬度的南极洲威尔斯附近；极在地球的北端西经度，东经度的北美洲帕里群岛附近；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；赤道平面，距离地面

4、高度相等的点的大小和方向相同第9页/共39页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，突然发现小磁针N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N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S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通过D可能是小磁针正上方有电子流自北向南水平通过 C第10页/共39页 一束电子流沿x轴正方向高速运动，如图所示，则电子流产生的磁场在z轴上的点P处的方向是（）A沿y轴正方向 B沿y轴负方向C沿z轴正方向 D沿z轴负方向 A第11页/共39页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B磁感线从磁体的

5、N极出发，终止于磁体的S极C磁铁能产生磁场，电流也能产生磁场 D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N极一定指向通电螺线管的S极 磁感线AC第12页/共39页磁感应强度的定义关于磁感应强度，下列说法中错误的是（）A由B=F/IL可知，B与F成正比，与IL成反比B由B=F/IL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 C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处电流受力方向 ABCD第13页/共39页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.它们的截面处于一个等边三角形ABC的A和B处.如图所示，两通电导线在C处的磁场的

6、磁感应强度的值都是B，则C处磁场的总磁感应强度是（）A2BBB C0 D B D第14页/共39页安培力磁场对电流的作用1、大小：F安=ILB （当IB时）当IB时，通电导体不受安培力当IB时，所受安培力最大当I与B成角时，F安=ILBsin 2、方向：用左手定则判断。注意有：F B 且FI电流方向电流方向安培力方向第15页/共39页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L？第16页/共39页通电导线在安培力作用下运动的定性判断第17页/共39页3、电流在安培力作用下的定量计算问题如图，相距20cm的两根光滑平行铜导轨，导轨平面倾角为=370，上面放着质量为80g的金属杆ab，整

7、个装置放在B=0.2T的匀强磁场中.(1)若磁场方向竖直向下，要使金属杆静止在导轨上，必须通以多大的电流.(2)若磁场方向垂直斜面向下，要使金属杆静止在导轨上，必须通以多大的电流。第18页/共39页磁场对运动电荷的作用一、洛仑兹力1、大小：F洛=Bqv当Bv时，电荷不受洛仑兹力当Bv时，电荷所受洛仑兹力最大当B与v成角时，F洛=Bqvsin 2、方向：用左手定则判断F洛+v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。3、特点：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。4、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

8、兹力的宏观体现第19页/共39页洛仑兹力提供向心力轨道半径：周期：与v、r无关带电粒子（不计重力）垂直射入匀强磁场做圆周运动圆心的确定：a、两个速度方向垂直线的交点。b、一个速度方向的垂直线和一条弦的中垂线的交点半径r的确定：物理式和几何式运动时间VO物理规律画图，研究几何关系（圆心O、半径r、圆弧、圆心角、磁场边界线）例：1921第20页/共39页4、带电粒子在有界磁场中运动问题分类解析OBSVP图1一、带电粒子在半无界磁场中的运动MNO,LAO图3P二、带电粒子在圆形磁场中的运动BABdVV300O图5三、带电粒子在长足够大的长方形磁场中的运动llr1OV+qV图6四、带电粒子在正方形磁场

9、中的运动五、带电粒子在环状磁场中的运动第21页/共39页第22页/共39页知识要点1.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.2、三个场力特点：电场力、重力往往不变，能做功,且做功与路径无关.洛伦兹力始终与速度方向垂直,洛伦兹力永不做功。3、三类运动：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 如：速度选择器、磁流体发电机、电磁流量计、霍耳效应带电体在复合场（重力、电场力、洛伦兹力作用下）匀速圆周运动问题 特点：mg=qE 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 特点：洛伦兹力大小、方向变化，但不做功。应用动能定理求解。例：22第23

10、页/共39页（1）质 谱仪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。带电粒子质量m，电荷量q，由电压U加速后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场，设轨道半径为r，有：组合场（电场与磁场没有同时出现在同一区域）例20第24页/共39页 UqSS1xPB 例2：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S产生的各种不同正离子束(速度可看作为零)，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P上，设离子在P上的位置到入口处S1的距离为x，可以判断()A、若离子束是同位素，则x越大，离子质量越大B、若离子束是同位素，则x越大，离子质

11、量越小C、只要x相同，则离子质量一定相同D、只要x相同，则离子的荷质比一定相同AD第25页/共39页(二二).).回旋加速器回旋加速器1.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。2.设D型盒最大半径R，则回旋加速器所能达到的最大动能为：第26页/共39页27（二）、回旋加速器V0V1V2V3V4V51、带电粒子在两D形盒中回旋周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，每次增加的动能为 所有各次半径之比为：4、对于同一回旋加速器，

12、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 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、电子对撞机等例11第27页/共39页28小结：回旋加速器利用两D形盒窄缝间的电场使带电粒子加速，利用D形盒内的磁场使带电粒子偏转，带电粒子所能获得的最终能量与B和R有关，与U无关第28页/共39页29 例1：关于回旋加速器中电场和磁场的作用的叙述，正确的是()A、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C、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D形盒中做匀速圆周运动C

13、D第29页/共39页30四.速度选择器在正交电、磁场中，若不计重力，则：1.1.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。第30页/共39页31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。（2）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。（3）这个结论与粒子带何种电荷、电荷多少都无关。v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，

14、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，轨迹是一条复杂曲线。第31页/共39页32练习:在两平行金属板间有正交的匀强电场和匀强磁场，一个带电粒子垂直于电场和磁场方向射入场中，射出时粒子的动能减少了，为了使粒子射出时动能增加，在不计重力的情况下，可采取的办法是：A.增大粒子射入时的速度B.减小磁场的磁感应强度C.增大电场的电场强度D.改变粒子的带电性质BC第32页/共39页33五.磁流体发电机等离子体等离子体即高温下电离的气体，含有大量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：E=U=Bdv电流：I=E/（R+r）等离子体喷入磁场区域，正、负离

15、子在洛伦兹力作用下发生上、下偏转而聚集到A、B板产生电势差。设B为磁感应强度，d为两板间距，v为喷射速度，最大电势差U则：五.磁流体发电机例12第33页/共39页34六、霍耳效应：如图：厚度为h，宽度为d的导体板放在垂直于磁感强度为B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。稳定时：设电流强度为I，电荷定向移动速度为v，上下两侧电压为U第34页/共39页35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d，用非磁性材料制成，磁感应强度为B，a、b间测出电势差为U七、电磁流量计：则流量Bqv=Eq=qu/d得v=U/Bd例13第35页/共

16、39页例.如图所示，在电场强度为E、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场，磁感应强度为B，有一个质量为m的带电体竖直向下做直线运动，则此带电体带_电荷，带电量为_，做 运动？第36页/共39页例质量为 m 带电量为 q 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。匀强电场和匀强磁场的方向如图所示，电场强度为 E，磁感应强度为 B。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，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 g，此时有：qvB=qE，N=0，f=0当摩擦力和重力大小相等时，小球速度达到最大 第37页/共39页问题：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？开始的加速度最大为摩擦力等于重力时速度最大，为EBqEqvBmgfN例：14第38页/共39页感谢您的观看！第39页/共39页