化學(xué)磁場(chǎng)思維導(dǎo)圖
磁場(chǎng)是化學(xué)的重要學(xué)習(xí)內(nèi)容，你曉得它的思維導(dǎo)圖如何畫的嗎?接出來(lái)學(xué)習(xí)啦小編為你整理了數(shù)學(xué)磁場(chǎng)思維導(dǎo)圖，一上去瞧瞧吧。
化學(xué)磁場(chǎng)思維導(dǎo)圖
化學(xué)磁場(chǎng)知識(shí)要點(diǎn)
1、帶電體在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的基本剖析:
這兒所講的復(fù)合場(chǎng)指電場(chǎng)、磁場(chǎng)和重力場(chǎng)并存,或其中某兩場(chǎng)并存,或分區(qū)域存在,帶電體連續(xù)運(yùn)動(dòng)時(shí),通常須同時(shí)考慮電場(chǎng)力、洛侖茲力和重力的作用。
在不計(jì)粒子所受的重力的情況下，帶電粒子只受電場(chǎng)和洛侖茲力的作用，粒子所受的合外力就是這兩種力的合力，其運(yùn)動(dòng)加速度遵照牛頓第二定理。在互相垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)與勻強(qiáng)磁場(chǎng)構(gòu)成的復(fù)合場(chǎng)中，倘若粒子所受的電場(chǎng)力與洛侖茲力平衡，粒子將做勻速直線運(yùn)動(dòng);假如所受的電場(chǎng)力與洛侖茲力不平衡，粒子將做通常曲線運(yùn)動(dòng)，而不可能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，也不可能做與拋體運(yùn)動(dòng)類似的運(yùn)動(dòng)。在互相垂直的點(diǎn)電荷形成的平面電場(chǎng)與勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直的復(fù)合場(chǎng)中，帶電粒子有可能繞場(chǎng)電荷做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。無(wú)論帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中怎樣運(yùn)動(dòng)，因?yàn)橹挥须妶?chǎng)力對(duì)帶電粒子做功，帶電粒子的電勢(shì)能與動(dòng)能的總和是守恒的，用公式表示為
2、質(zhì)量較大的帶電微粒在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)
這兒我們只研究垂直射入磁場(chǎng)的帶電微粒在垂直磁場(chǎng)的平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)，并分幾種情況進(jìn)行討論。
(1)只受重力和洛侖茲力：此種情況下，要使微粒在垂直磁場(chǎng)的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，磁場(chǎng)方向必須是水平的。微粒所受的合外力就是重力與洛侖茲力的合力。在此合力作用下，微粒不可能再做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，也不可能做與拋體運(yùn)動(dòng)類似的運(yùn)動(dòng)。在合外力不等于零的情況下微粒將做通常曲線運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)加速度遵照牛頓第二定理;在合外力等于零的情況下，微粒將做勻速直線運(yùn)動(dòng)。
無(wú)論微粒在垂直勻強(qiáng)磁場(chǎng)的平面內(nèi)怎么運(yùn)動(dòng)，因?yàn)槁鍋銎澚Σ蛔龉Γ挥兄亓ψ龉Γ蚨⒘５臋C(jī)械能守恒，即
(2)微粒受有重力、電場(chǎng)力和洛侖茲力：此種情況下。要使微粒在垂直磁場(chǎng)的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)若沿水平方向，則所加的勻強(qiáng)電場(chǎng)必須與磁場(chǎng)方向垂直。
在上述復(fù)合場(chǎng)中，帶電微粒受重力、電場(chǎng)力和洛侖茲力。這三種力的矢量和即是微粒所受的合外力，其運(yùn)動(dòng)加速度遵照牛頓第二定理。假如微粒所受的重力與電場(chǎng)力相抵消，微粒相當(dāng)于只受洛侖茲力，微粒將以洛侖茲力為向心力，以射入時(shí)的速度做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。若重力與電場(chǎng)力不相抵，微粒不可能再做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，也不可能做與拋體運(yùn)動(dòng)類似的運(yùn)動(dòng)，而只能做通常曲線運(yùn)動(dòng)。假如微粒所受的合外力為零，即所受的三種力平衡，微粒將做勻速直線運(yùn)動(dòng)。
無(wú)論微粒在復(fù)合場(chǎng)中怎樣運(yùn)動(dòng)，洛侖茲力對(duì)微粒不做功。若只有重力對(duì)微粒做功，則微粒的機(jī)械能守恒;若只有電場(chǎng)力對(duì)微粒做功，則微粒的電勢(shì)能和動(dòng)能的總和守恒;若重力和電場(chǎng)力都對(duì)微粒做功，則微粒的電勢(shì)能與機(jī)械能的總和守恒物理磁場(chǎng)思維導(dǎo)圖，用公式表示為：
在上述復(fù)合場(chǎng)中，除重力外，假如微粒還受垂直磁場(chǎng)方向的其他機(jī)械力，微粒仍能順著與磁場(chǎng)垂直的平面運(yùn)動(dòng)。在這些情況下，應(yīng)用動(dòng)能定律及能的轉(zhuǎn)化和守恒定理來(lái)研究微粒的運(yùn)動(dòng)具有普遍的意義。只有當(dāng)帶電微粒在垂直磁場(chǎng)的平面內(nèi)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，才會(huì)應(yīng)用牛頓第二定理和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式來(lái)研究微粒的運(yùn)動(dòng)，這是一種極特殊的情況。為了避免研究的失誤，我們非常提請(qǐng)注意的是：
(1)牛頓第二定律所闡述的合力形成加速度的觀點(diǎn)仍是我們估算微粒加速度的根據(jù)。這兒所說(shuō)的合力是微粒所受的機(jī)械力、電場(chǎng)力和洛侖茲力的矢量和。尤其注意估算合力時(shí)不要排除洛侖茲力。
(2)因?yàn)槁鍋銎澚τ啦蛔龉?strong>物理磁場(chǎng)思維導(dǎo)圖，在應(yīng)用動(dòng)能定律時(shí)，合外力對(duì)微粒所做的功(或外力對(duì)微粒做的總功)，只包括機(jī)械力的功和電場(chǎng)力的功。
(3)在應(yīng)用能的轉(zhuǎn)換和守恒定理時(shí)，剖析參與轉(zhuǎn)化的能量方式時(shí)，除了要考慮機(jī)械能和內(nèi)能，還要考慮電勢(shì)能。此種情況下，弄清能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程是正確運(yùn)用能的轉(zhuǎn)化和守恒定理的關(guān)鍵。
3、解決與熱學(xué)知識(shí)相聯(lián)系的帶電體綜合問題的基本思路:
正確的受力剖析是前提:除重力、彈力外,要非常注意對(duì)電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力的剖析。正確剖析物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是解決問題的關(guān)鍵:找出物體的速率、位置及其變化的特性,剖析運(yùn)動(dòng)過(guò)程,倘若出現(xiàn)臨界狀態(tài),要剖析臨界狀態(tài)。恰當(dāng)?shù)仂`活地運(yùn)用動(dòng)力學(xué)的三個(gè)基本方式解決問題是目的:牛頓運(yùn)動(dòng)定理是物體受力與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系,而運(yùn)動(dòng)學(xué)公式只適用于勻變速直線運(yùn)動(dòng);用動(dòng)量的觀點(diǎn)剖析,包括動(dòng)量定律與動(dòng)量守恒定理;用能量的觀點(diǎn)剖析,包括動(dòng)能定律與能量守恒定理;針對(duì)不同問題靈活地選用三大方式,注意弄清各類規(guī)律的創(chuàng)立條件和適用范圍。
4、帶電粒子垂直射入E和B正交的疊加場(chǎng)--速率選擇器原理(如圖)
粒子受力特點(diǎn)--電場(chǎng)力F與洛侖茲力f方向相反
粒子勻速通過(guò)速率選擇器的條件--帶電粒子從小孔S1水平射入,勻速通過(guò)疊加場(chǎng),并從小孔S2水平射出,從不同角度看有三種等效條件:從力的角度--電場(chǎng)力與洛侖茲力平衡,即qE=Bqv0;從速率角度--v0的大小等于E與B的比值,即;從功的角度--電場(chǎng)力對(duì)粒子不做功,即;
使粒子勻速通過(guò)選擇器的兩種途徑:
當(dāng)v0一定時(shí)--調(diào)節(jié)E和B的大小;當(dāng)E和B一定時(shí)--調(diào)節(jié)加速電流U的大小;按照勻速運(yùn)動(dòng)的條件和功能關(guān)系,有,所以,加速電流應(yīng)為。
怎樣保證F和f的方向仍然相反--將v0、E、B二者中任意兩個(gè)量的方向同時(shí)改變,但不能同時(shí)改變?nèi)齻€(gè)或則其中任意一個(gè)的方向,否則將破壞速率選擇器的功能。
兩個(gè)重要的功能關(guān)系--當(dāng)粒子步入速率選擇器時(shí)速率,粒子將因側(cè)移而不能通過(guò)選擇器。
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