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[!--downpath--]磁場（Magnetic field），物理概念，是指傳遞實物間磁力作用的場。磁場是由運(yùn)動著的微小粒子構(gòu)成的，在現(xiàn)有條件下看不見、摸不著。磁場具有粒子的輻射特性。磁體周圍存在磁場，磁體間的相互作用就是以磁場作為媒介的，所以兩磁體不用在物理層面接觸就能發(fā)生作用。
由于磁體的磁性來源于電流，電流是電荷的運(yùn)動，因而概括地說，磁場是相對于觀測點運(yùn)動的電荷的運(yùn)動的電場的強(qiáng)度與速度，帶來的觀測點處電荷所受力的變化的表現(xiàn)。
1 磁場是一種物理場，具有磁能，具有相對運(yùn)動的電荷和磁石相互作用時產(chǎn)生。
2 磁場的產(chǎn)生是由于帶電粒子的運(yùn)動，如電流通過導(dǎo)線、電子在軌道上的運(yùn)動等。
磁場的強(qiáng)度和方向可以被測量和控制，是電子設(shè)備和技術(shù)的重要組成部分。
3 磁場還有許多應(yīng)用，如在MRI掃描中被用于成像，在磁懸浮列車中被用于提供懸浮力和導(dǎo)向力等。
電場、恒定電流、磁場知識點匯總
（一）磁場知識點匯總
一、 磁場
⒈磁場是一種客觀物質(zhì)，存在于磁體和運(yùn)動電荷（或電流）周圍。
⒉磁場（磁感應(yīng)強(qiáng)度）的方向規(guī)定為磁場中小磁針N極的受力方向（磁感線的切線方向）。
⒊磁場的基本性質(zhì)是對放入其中的磁體、運(yùn)動電荷（或電流）有力的作用。
二、 磁感線
⒈磁感線是徦想的，用來對磁場進(jìn)行直觀描述的曲線，它并不是客觀存在的。
⒉磁感線是閉合曲線
⒊磁感線的疏密表示磁場的強(qiáng)弱，磁感線上某點的切線方向表示該點的磁場方向。
⒋任何兩條磁感線都不會相交，也不能相切。
三、 安培定則是用來確定電流方向與磁場方向關(guān)系的法則
彎曲的四指代表
四、 安培分子電流假說揭示了磁現(xiàn)象的電本質(zhì)，即磁體的磁場和電流的磁場一樣，都是由電荷的運(yùn)動產(chǎn)生的。
五、 幾種常見磁場
⒈直線電流的磁場：無磁極，非勻強(qiáng)，距導(dǎo)線越遠(yuǎn)處磁場越弱
⒉通電螺線管的磁場：管外磁感線分布與條形磁鐵類似，管內(nèi)為勻強(qiáng)磁場。
⒊地磁場（與條形磁鐵磁場類似）
⑴地磁場N極在地球南極附近，S極在地球北極附近。
地磁場B的水平分量總是從地球南極指向北極，而豎直分量南北相反，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下
⑵在赤道平面上，距離地球表面相等的各點，磁感強(qiáng)度相等，且方向水平向北。
⑶假如地磁場是由地球表面所帶電荷產(chǎn)生，則地球表面所帶電荷為負(fù)電荷（根據(jù)安培定則、地磁場的方向與地球自轉(zhuǎn)方向判斷）。
六、 磁感應(yīng)強(qiáng)度：⑴定義式 （定義B時， ）⑵B為矢量，方向與磁場方向相同，并不是在該處電流的受力方向，運(yùn)算時遵循矢量運(yùn)算法則。
七、 磁通量
⒈定義一：φ=BS，S是與磁場方向垂直的面積，即φ=B ，如果平面與磁場方向不垂直，應(yīng)把面積投影到與磁場垂直的方向上，求出投影面積
⒉定義二：表示穿過某一面積磁感線條數(shù)
磁通量是標(biāo)量，但有正、負(fù)，正、負(fù)號不代表方向，僅代表磁感線穿入或穿出。
當(dāng)一個面有兩個方向的磁感線穿過時，磁通量的計算應(yīng)算“純收入”，即ф=ф -ф （ф 為正向磁感線條數(shù)，ф 為反向磁感線條數(shù)。）
八、 安培力大小
⒈公式 sinθ （θ為B與I夾角）
九、 ⒉通電導(dǎo)線與磁場方向垂直時，安培力最大
⒊通電導(dǎo)線平行于磁場方向時，安培力
⒋B對放入的通電導(dǎo)線來說是外磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度
⒌式中的L為導(dǎo)線垂直于磁場方向的有效長度。例如，半徑為r的半圓形導(dǎo)線與磁場B垂直放置，導(dǎo)線的的等效長度為2r，安培力 。
十、 安培力的方向
⒈方向由左手定則來判斷。
⒉安培力總是垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度B和電流I所決定的平面，但B、I不一定要垂直。
十一、 物體在安培力作用下運(yùn)動方向的判定方法
⒈電流元分析法
把整段電流等效分成很多電流元，先用左手定則判斷出每小段電流元所受安培力的方向，從而判斷出整段電流所受合力的方向，最后確定運(yùn)動方向，注意一般取對稱的電流元分析。
〔例題〕 如圖所示，兩根垂直紙面、平行且固定放置的直導(dǎo)線M和N，通有同向等值電流；沿紙面與直導(dǎo)線M、N等距放置的另一根可自由移動的通電導(dǎo)線ab，則通電導(dǎo)線ab在安培力作用下運(yùn)動的情況是
A.沿紙面逆時針轉(zhuǎn)動 B.沿紙面順時針轉(zhuǎn)動
C.a端轉(zhuǎn)向紙外，b端轉(zhuǎn)向紙里 D.a端轉(zhuǎn)向紙里，b端轉(zhuǎn)向紙外
⒉等效分析法
環(huán)形電流可以等效為小磁針（或條形磁鐵），條形磁鐵也可等效成環(huán)形電流，通電螺線管可等效為多個環(huán)形電流或條形磁鐵。
⒊利用結(jié)論法
⑴兩電流相互平行時無轉(zhuǎn)動趨勢，同向電流相互吸引，反向電流相互排斥。
⑵兩電流不平行時，有轉(zhuǎn)動到相互平行且方向相同的趨勢。
〔例題〕如圖所示, 在水平放置的光滑絕緣桿ab上, 掛有兩個相同的金屬環(huán)M和N．當(dāng)兩環(huán)均通以圖示的相同方向的電流時，分析下列說法中，哪種說法正確 [ ]
A．兩環(huán)靜止不動 B．兩環(huán)互相靠近
C．兩環(huán)互相遠(yuǎn)離 D．兩環(huán)同時向左運(yùn)動
⒋特殊位置分析法
根據(jù)通電導(dǎo)體在特殊位置所受安培力的方向，判斷其運(yùn)動方向，然后推廣到一般位置。
十二、 通電導(dǎo)體在磁場重力場中的平衡與加速運(yùn)動問題
⒈解題思路：與力學(xué)平衡與加速運(yùn)動問題完全相同，對物體進(jìn)行正確、全面的受力分析是解題關(guān)鍵，同時要注意受力分析時，先將立體圖轉(zhuǎn)換為平面圖。
⒉分析通電導(dǎo)體在平行導(dǎo)軌上受力的題目，主要應(yīng)用：閉合電路歐姆定律、安培力公式 、物體平衡條件等知識。
十三、 洛倫茲力的大小
⒈當(dāng)電荷速度方向與磁場方向垂直時，洛倫茲力的大小
⒉當(dāng) 時， ，即磁場對靜止的電荷無作用力，磁場只對運(yùn)動電荷有作用力，這與電場對其中的靜止電荷或運(yùn)動電荷總有電場力的作用是不同的。
⒊當(dāng)電荷運(yùn)動方向與磁場方向相同或相反，即 與 平行時， 。
⒋當(dāng)電荷運(yùn)動方向與磁場方向夾角為θ時，洛倫茲力的大小 sinθ
注意：⑴以上公式中的v應(yīng)理解為電荷相對于磁場的運(yùn)動速度。⑵會推導(dǎo)洛倫茲力的公式。
十四、 洛倫茲力的方向
⒈用左手定則來判斷：讓磁感線穿過手心，四指指向正電荷運(yùn)動的方向（或負(fù)電荷運(yùn)動方向的反方向），大拇指指向就是洛倫茲力的方向。
⒉無論 與 是否垂直，洛倫茲力總是同時垂直于電荷運(yùn)動方向與磁場方向。
〔例題〕 陰極射線是從陰極射線管的陰極發(fā)出的高速運(yùn)動的粒子流，這些微觀粒子是＿＿＿＿＿．若在如圖所示的陰極射線管中部加上垂直于紙面向里的磁場，陰極射線將＿＿＿＿＿(填“向上”“向下”“向里”“向外”)偏轉(zhuǎn)．
十五、 洛倫茲力的特點
洛倫茲力的方向總與粒子運(yùn)動的方向垂直，洛倫茲力只改變速度的方向，不改變速度的大小，故洛倫茲力永不做功。
十六、 安培力和洛倫茲力的關(guān)系
安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，洛倫茲力是安培力的微觀實質(zhì)。方向都由左手定則判斷。
洛倫茲力不做功，安培力可以做功。
十七、 洛倫茲力作用下的運(yùn)動
當(dāng)帶電粒子垂直進(jìn)入磁場時，洛倫茲力不做功，粒子做勻速圓周運(yùn)動。由牛頓第二定律可得： ，所以 ，粒子運(yùn)動的周期
〔例題〕 如圖，MN是勻強(qiáng)磁場中的一塊薄金屬板，帶電粒子（不計重力）在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動并穿過金屬板，虛線表示其運(yùn)動軌跡，由圖知：
A、粒子帶負(fù)電 B、粒子運(yùn)動方向是abcde
C、粒子運(yùn)動方向是edcba D、粒子在上半周所用時間比下半周所用時間長
十八、 帶電粒子在相互垂直的電場和磁場中的運(yùn)動
⒈速度選擇器
⑴作用：可以把具有某一特定速度的粒子選擇出來。
⑵粒子受力特點：同時受相反方向的電場力和磁場力作用。
⑶粒子勻速通過速度選擇器的條件：電場力和洛倫茲力平衡： ，即速度大小只有滿足 的粒子才能沿直線勻速通過。
⑷速度選擇器對正、負(fù)電荷均適用, 帶電粒子能否勻速通過電、磁場與粒子所帶電荷量、電性、粒子的質(zhì)量無關(guān)，僅取決于粒子的速度（不是速率）。
⑸若 或 ，粒子都將偏離直線運(yùn)動。
⑹粒子若從右側(cè)射入，則不可能勻速通過電磁場，這說明速度選擇器不僅對速度大小有選擇，而且對速度方向也有選擇。
⒉磁流體發(fā)電機(jī)
⑴作用：可以把等離子體的內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能。
⑵原理：高速的等離子體（即高溫下電離的氣體，含有大量帶正電和負(fù)電的微粒，而從整體來說呈中性）噴射入磁場，在洛倫茲力作用下分別聚集在A板和B板，于是在板間形成電場，當(dāng)板間電場對電荷的作用力等于電荷所受洛倫茲力，兩板間形成一定的電勢差，合上開關(guān)K后，就能對負(fù)載供電。
⑶磁流體發(fā)電機(jī)的電動勢： ，推導(dǎo)：當(dāng)外電路斷開時，電源電動勢等于路端電壓
⒊帶電粒子初速度為零：帶電粒子做曲線運(yùn)動。
十九、 〔例題〕設(shè)空間存在豎直向下的勻強(qiáng)電場和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場（如圖所示），已知一粒子在電場力和洛倫茲力的作用下，從靜止開始自A點沿曲線ACB運(yùn)動，到達(dá)B點時速度為零，C點是運(yùn)動的最低點，忽略重力，則下列說法正確的是（ ）
A．這粒子必帶正電 B．A和B點位于同一高度
C．粒子在C點時速度最大 D．粒子到達(dá)B點后將沿原曲線返回
二十、 帶電粒子在有界勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動
三個問題
⒈圓心的確定：圓心一定在與速度方向垂直的直線上，根據(jù)入射點和出射點的速度方向做出垂線，交點即為圓心。
⒉半徑的計算：一般是利用幾何知識解直角三角形。
⒊帶電粒子在有界磁場中運(yùn)動時間的確定：利用圓心角和弦切角的關(guān)系或四邊形內(nèi)角和等于360度或速度的偏向角（帶電粒子射出磁場的速度方向與射入磁場的速度方向之間的夾角）等于圓弧軌道所對的圓心角，再由公式 求運(yùn)動時間。
二十一、 質(zhì)譜儀
質(zhì)譜儀主要用于分析同位素，測定其質(zhì)量、荷質(zhì)比.下圖為一種常見的質(zhì)譜儀，由粒子源、加速電場(U)、速度選擇器(E、B1)和偏轉(zhuǎn)磁場(B2)組成.若測得粒子在回旋中的軌道直徑為d，求粒子的荷質(zhì)比.( )
〔例題〕 如圖15-6所示為質(zhì)譜儀測定帶電粒子質(zhì)量的裝置的示意圖．速度選擇器（也稱濾速器）中場強(qiáng)E的方向豎直向下，磁感應(yīng)強(qiáng)度B1的方向垂直紙面向里，分離器中磁感應(yīng)強(qiáng)度B2的方向垂直紙面向外．在S處有甲、乙、丙、丁四個一價正離子垂直于E和B1入射到速度選擇器中，若 ， ，在不計重力的情況下，則分別打在P1、P2、P3、P4四點的離子分別是 （ ）
A．甲乙丙丁 B．甲丁乙丙
C．丙丁乙甲 D．甲乙丁丙
二十二、 回旋加速器
⒈工作原理
磁場的作用：帶電粒子以某一速度垂直磁場方向進(jìn)入磁場后，并在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動，其周期和速率、半徑均無關(guān)（ ），帶電粒子每次進(jìn)入D形盒都運(yùn)動相等的時間（半個周期）后平行電場方向進(jìn)入電場中加速。
交流電壓：為了保證每次帶電粒子經(jīng)過狹縫時均被加速，使之能量不斷提高，要在狹縫處加一個周期與帶電粒子在D形盒中運(yùn)動周期相同的交變電壓。
⒉帶電粒子的最終能量
當(dāng)帶電粒子的速度最大時，其運(yùn)動半徑也最大，由 ，得 。若D形盒的半徑為R，則帶電粒子的最終動能
注意：⑴ 帶電粒子的最終能量與加速電壓無關(guān)，只與磁感應(yīng)強(qiáng)度B和D形盒半徑有關(guān)。⑵帶電粒子在電場中加速時間可忽略不計，兩D形盒間電勢差正、負(fù)變化的周期應(yīng)和粒子圓周運(yùn)動的周期相同。
二十三、 帶電粒子在復(fù)合場（電場、磁場、重力場）中的運(yùn)動
⒈當(dāng)帶電粒子所受合力為零時，將做勻速直線運(yùn)動或靜止?fàn)顟B(tài)。
⑴洛倫茲力為零（即 與 平行時），重力與電場力平衡，做勻速直線運(yùn)動
⑵洛倫茲力 與速度 垂直且與重力和電場力的合力平衡，做勻速直線運(yùn)動。
〔例題〕如圖11-4-11所示，在真空中，勻強(qiáng)電場的方向豎直向下，勻強(qiáng)磁場的方向垂直紙面向里，三個油滴a、b、c帶有等量同種電荷，已知a靜止，b向右勻速運(yùn)動，c向左勻速運(yùn)動，比較它們的質(zhì)量應(yīng)有（
A．a(chǎn)油滴質(zhì)量最大 B．b油滴質(zhì)量最大
C．c油滴質(zhì)量最大 D．a(chǎn)、b、c質(zhì)量一樣
⒉當(dāng)帶電粒子所受合力充當(dāng)向心力，帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動。
由于通常情況下，重力和電場力為恒力，故不能充當(dāng)向心力，所以一般情況下是重力恰好與電場力平衡，洛倫茲力充當(dāng)向心力。
⒊如果受的合力不為零，但方向與速度在同一直線上，粒子將做勻加速或勻減速直線運(yùn)動（受重力、電場力、洛倫茲力和彈力）；如果有桿或面束縛，做變加速直線運(yùn)動（受重力、電場力、洛倫茲力、彈力和摩擦力）
〔例題〕如圖所示，足夠長的光滑三角形絕緣槽，與水平面的夾角分別為α和β（α＜β），加垂直于紙面向里的磁場．分別將質(zhì)量相等、帶等量正、負(fù)電荷的小球 a、b依次從兩斜面的頂端由靜止釋放，關(guān)于兩球在槽上運(yùn)動的說法正確的是（ ）
A．在槽上，a、b兩球都做勻加速直線運(yùn)動，且
B．在槽上，a、b兩球都做變加速運(yùn)動，但總有
C．a(chǎn)、b兩球沿直線運(yùn)動的最大位移是
D．a(chǎn)、b兩球沿槽運(yùn)動的時間為 和 ，則
二十四、 洛倫茲力多解問題
⒈帶電粒子電性不確定形成多解問題
受洛倫茲力作用的帶電粒子，可能帶正電，也可能帶負(fù)電，在相同的初速度下，正負(fù)粒子在磁場中運(yùn)動軌跡不同，導(dǎo)致形成多解。
⒉磁場方向不確定形成多解
⒊臨界狀態(tài)不唯一形成多解
帶電粒子在洛倫茲力作用下飛越有界磁場時，由于粒子運(yùn)動軌跡是圓弧形，它可能穿過去，也可能轉(zhuǎn)過1800從磁場的這邊反向飛出，于是形成多解。
⒋運(yùn)動的重復(fù)性形成多解
帶電粒子在部分是電場，部分是磁場的空間運(yùn)動時，往往運(yùn)動具有重復(fù)性，形成多解。
二十五、 帶電粒子在有界磁場中運(yùn)動的極值問題，注意下列結(jié)論
⒈剛好穿出磁場邊界的條件是帶電粒子在磁場中運(yùn)動軌跡和邊界相切
⒉當(dāng)速度一定時，弧長（或弦長）越長，圓心角越大，則帶電粒子在有界磁場中運(yùn)動時間越長
⒊當(dāng)速度大小變化時，圓心角越大，運(yùn)動時間越長。
二十六、 安培力瞬時作用問題
當(dāng)有電流通過導(dǎo)線時，導(dǎo)線中必有電荷的定向移動，若只是在瞬間通過電流，由于時間極短，電流強(qiáng)度沒法測量，但是我們可以用“間接法”測量瞬間流過導(dǎo)體截面的電量，即利用動量定理和其它的規(guī)律或公式進(jìn)行測量。
二十七、 電偏轉(zhuǎn)和磁偏轉(zhuǎn)
二級結(jié)論
⒈圓形磁場區(qū)域:帶電粒子沿半徑方向進(jìn)入,則出磁場時速度方向必過圓心
⒉最小圓形磁場區(qū)域的計算：找到磁場邊界的兩點,以這兩點的距離為直徑的圓面積最小
⒊圓形磁場區(qū)域中飛行的帶電粒子的最大偏轉(zhuǎn)角為進(jìn)入點和出點的連線剛好為磁場的直徑
⒋帶電粒子在勻強(qiáng)電場、勻強(qiáng)磁場和重力場中，如果做直線運(yùn)動，一定做勻速直線運(yùn)動。如果做勻速圓周運(yùn)動，重力和電場力一定平衡，只有洛侖茲力提供向心力。
⒌電性相同的電荷在同一磁場中旋轉(zhuǎn)時，旋轉(zhuǎn)方向相同，與初速度方向無關(guān)
