高考物理知识点之磁场

高考物理知识点之磁场

考试要点

基本概念

一、磁场和磁感线（三合一）

1、磁场的来源：磁铁和电流、变化的电场

2、磁场的基本性质：对放入其中的磁铁和电流有力的作用 3、磁场的方向（矢量）

方向的规定：磁针北极的受力方向，磁针静止时N极指向。 4、磁感线：切线～～磁针北极～～磁场方向

5、典型磁场——磁铁磁场和电流磁场（安培定则（右手螺旋定则））

通电直导线周围磁场 通电环行导

6、磁感线特点： ① 客观不存在、② 外部N极出发到S，内部S极到N极③ 闭合、不相交、④ 描述磁场的方向和强弱 二．磁通量（Φ 韦伯 Wb 标量）

通过磁场中某一面积的磁感线的条数，称为磁通量，或磁通 二．磁通密度（磁感应强度B 特斯拉T 矢量）

B

2

1 T = 1 Wb / mS

方向：B的方向即为磁感线的切线方向 意义：1、描述磁场的方向和强弱 2、由场的本身性质决定 三．匀强磁场

1、定义：B

2

、来源：①距离很近的异名磁极之间 ②通电螺线管或条形磁铁的内部，边缘除外

四．了解一些磁场的强弱

永磁铁――

10

－3

T，电机和变压器的铁芯中――0.8～

1.4 T

－

超导材料的电流产生的磁场――

1000T，地球表面附近――3×

105－5

～7×10 T

比较两个面的磁通的大小关系。如果将底面绕轴L

旋转，则磁通量如何变化？

Ⅱ

磁场对电流的作用——安培力

一．安培力的方向 ——（左手定则）伸开左手，使大拇指与四指在同一个平面内，并跟四指垂直，让磁感线穿入手心，使四指指向电流的流向，这时大拇指的方向就是导线所受安培力的方向。（向里和向外的表示方法（类比

射箭））

I

规律：（1）左手定则

（2）F⊥B ，F⊥I，F垂直于B和I所决定的平面。但B、I不一定垂直

安培力的大小与磁场的方向和电流的方向有关，两者夹角为90时，力最大，夹角为0时，力＝0。猜想由90度到0度力的大小是怎样变化的 二．安培力的大小：匀强磁场，当B ⊥ I 时，F ＝ B I L

在匀强磁场中，当通电导线与磁场方向垂直时，电流所受的安培力等于磁感应将度B、电流I和导线的长度L三者的乘积

在非匀强磁场中，公式F＝BIL近似适用于很短的一段通电导线 三．磁感应强度的另一种定义 匀强磁场，当B ⊥ I 时，B 练习

有磁场就有安培力（×） 磁场强的地方安培力一定大（×） 磁感线越密的地方，安培力越大（×） 判断安培力的方向

Ⅲ电流间的相互作用和等效长度 一．电流间的相互作用

同向吸引

同向排斥

F

F

F

转向同向， 同时靠近

转向同向， 同时靠近

不受力

F IL

总结：通电导线有转向电流同向的趋势

水平方向：向左＝F1 sinα ＝ BIL1 sin α ＝ B I h 向右＝F2 sinβ ＝ BIL2 sin β ＝ B I h

水平方向平衡

竖直方向：左导 F1 cos α ＝ BIL1 cos α 右导

F2 cos β ＝

BIL2 cos β

F ＝ B I L

S

推广：等效长度为导线两端连线的长度 一 ．洛伦兹力的方向——左手定则：

四指指向正电荷的运动方向或负电荷运动的反方向 大拇指指向洛伦兹力的方向

f ⊥ B f ⊥ v

4、q、v、B三者有一个或三个“反向”，则f变向 若有两个“反向”则f反向不变

v

F

力向里

（1）电荷静止，f＝0（2）v∥B，f＝0（3）v⊥B，f 最大

二．洛伦兹力的大小

已知：I ⊥ B匀强、导线截面积s、 电荷电量q、电荷定向移动速率v 单位体积内电荷数n、导线长度L

有：I nqsv F BIL 三．洛伦兹力不做功 1、判断三种粒子电荷的正负

2、三个完全相同的金属带电球，同一高度，同时下落

（1）落地速度V1 ＝ V3 ＜ V2 （2）下落时间 t1 ＝ t2 ＜ t3

四、带 电 粒 子 的 圆 周 运 动 1、运动状态

v ⊥ 匀强B，忽略重力

f ⊥ v，洛伦兹力不做功，速率不变 f ＝ q v B，充当向心力 2．轨道半径和周期

匀速圆周运动

E

B

2

A

B

f

F

f qvBnsL

条件B⊥

v

v

f = 2eBv

mv2

mv

r 半径qvB rqB

周期T

2 rv

r

2 mmv

T

qBqB

周期与速率无关，对于确定的磁场，周期取决于荷质比。 五、电流表构造：

蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地福向分布的．

（2）铝框上绕有线囵，铝框转轴上装有两个螺旋弹簧和一个指针． 六、安培分子电流假说

导体中的电流是由大量的自由电子的定向移动而形成的，而电

流的周国又有磁场，所以电流的磁场应该是由于电荷的运动产生的．那么，磁铁的磁场是否也是由电荷的运动产生的呢？

安培提出在磁铁中分子、原于存在着一种环形电流一一分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体．

磁铁的分子电流的取向大致相同时，对外显磁性；磁铁的分子电流取向杂乱无章时，对外不显磁性。

近代的原子结构理论证实了分子电流的存在．

根据物质的微观结构理论，微粒原子由原子核和核外电子组成，原子核带正电，核外电子带负电，电子在库仑力的作用下，绕核高速旋转，形成分子电流．可见，磁铁和电流的磁场本质上都是运动电荷产生的 三种场力的特点

1、重力的特点：其大小为mg，方向竖直向下；做功与路径无关，与带电粒子的质量及起、讫点的高度差有关

2、电场力的特点：大小为qE，方向与E的方向及电荷的种类有关；做功与路径无关，与带电粒子的带电量及起、终点的电势差有关

3、洛伦兹力的特点：大小与带电粒子的速度、磁感应强度、带电量及速度与磁感应强度间的夹角有关，方向垂直于B和V决定的平面；无论带电粒子在磁场中做什么运动，洛伦兹力都不做功

一 、速度选择器的原理 1、原理图

B

2、带电粒子的受力特点：电场力F与洛仑兹力f方向相反

3、带电粒子匀速通过速度选择器的条件：带电粒子匀速通过速度选择器是指粒子从S1水平射入，沿直线匀速通过叠加场区，并从S2水平射出。

从力的角度看，电场力F与洛仑兹力f平衡，即qE BqV 推出 V

二．质谱仪——分离同位素测定荷质比的仪器

经速度选择器的各种带电粒子，射入偏转磁场（B′），不同电性，不同荷质比的粒子就会沉积在不同的地方．由qE=qvB，

E

B

v2

qvB m s=2R，联立，得不同粒子的荷质比

R

即与沉积处离出口的距离s成反比．

三、磁流体发电机

磁流体发电——高速的等离子流射入平行板中间匀强磁场区域，在洛仑兹力作用下使正、负电荷别聚集在A、B两板，于是在板间形成电场．当板电场对电荷的作用力等于电荷所受的洛仑兹力时，板间形成一定的电势差．合上电键S后，就能对载供电．

由 qvB=qE 和 U=Ed，得两板间的电势差（电源电动势）为ε=U=vBd．即决定于两板间距，板间磁感强度和入射离子的速度．

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