磁场知识点总结
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磁场知识点总结1.磁场(1)磁场:磁场是存在于磁体、电流和运动电荷周围的一种物质.永磁体和电流都能在空间产生磁场.变化的电场也能产生磁场. (2)磁场的基本特点:磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有力的作用.(3)磁现象的电本质:一切磁现象都可归结为运动电荷(或电流)之间通过磁场而发生的相互作用.(4)安培分子电流假说------在原子、分子等物质微粒内部,存在着一种环形电流即分子电流,分子电流使每个物质微粒成为微小的磁体.(5)磁场的方向:规定在磁场中任一点小磁针N极受力的方向(或者小磁针静止时N极的指向)就是那一点的磁场方向.2.磁感线(1)在磁场中人为地画出一系列曲线,曲线的切线方向表示该位置的磁场方向,曲线的疏密能定性地表示磁场的弱强,这一系列曲线称为磁感线.(2)磁铁外部的磁感线,都从磁铁N极出来,进入S极,在内部,由S极到N极,磁感线是闭合曲线;磁感线不相交.(3)几种典型磁场的磁感线的分布:①直线电流的磁场:同心圆、非匀强、距导线越远处磁场越弱.②通电螺线管的磁场:两端分别是N极和S极,管内可看作匀强磁场,管外是非匀强磁场.③环形电流的磁场:两侧是N极和S极,离圆环中心越远,磁场越弱.④匀强磁场:磁感应强度的大小处处相等、方向处处相同.匀强磁场中的磁感线是分布均匀、方向相同的平行直线.3.磁感应强度(1)定义:磁感应强度是表示磁场强弱的物理量,在磁场中垂直于磁场方向的通电导线,受到的磁场力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值,叫做通电导线所在处的磁感应强度,定义式B=F/IL.单位T,1T=1N/(A·m).(2)磁感应强度是矢量,磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向,即通过该点的磁感线的切线方向.(3)磁场中某位置的磁感应强度的大小及方向是客观存在的,与放入的电流强度I的大小、导线的长短L的大小无关,与电流受到的力也无关,即使不放入载流导体,它的磁感应强度也照样存在,因此不能说B与F成正比,或B与IL成反比.(4)磁感应强度B是矢量,遵守矢量分解合成的平行四边形定则,注意磁感应强度的方向就是该处的磁场方向,并不是在该处的电流的受力方向.4.地磁场:地球的磁场与条形磁体的磁场相似,其主要特点有三个:(1)地磁场的N极在地球南极附近,S极在地球北极附近.(2)地磁场B的水平分量(Bx)总是从地球南极指向北极,而竖直分量(By)则南北相反,在南半球垂直地面向上,在北半球垂直地面向下.(3)在赤道平面上,距离地球表面相等的各点,磁感强度相等,且方向水平向北.5★.安培力(1)安培力大小F=BIL.式中F、B、I要两两垂直,L是有效长度.若载流导体是弯曲导线,且导线所在平面与磁感强度方向垂直,则L指弯曲导线中始端指向末端的直线长度.(2)安培力的方向由左手定则判定.(3)安培力做功与路径有关,绕闭合回路一周,安培力做的功可以为正,可以为负,也可以为零,而不像重力和电场力那样做功总为零.6.★洛伦兹力(1)洛伦兹力的大小f=qvB,条件:v⊥B.当v∥B时,f=0.(2)洛伦兹力的特性:洛伦兹力始终垂直于v的方向,所以洛伦兹力一定不做功. (3)洛伦兹力与安培力的关系:洛伦兹力是安培力的微观实质,安培力是洛伦兹力的宏观表现.所以洛伦兹力的方向与安培力的方向一样也由左手定则判定.(4)在磁场中静止的电荷不受洛伦兹力作用.7.★★★带电粒子在磁场中的运动规律在带电粒子只受洛伦兹力作用的条件下(电子、质子、α粒子等微观粒子的重力通常忽略不计),(1)若带电粒子的速度方向与磁场方向平行(相同或相反),带电粒子以入射速度v做匀速直线运动.(2)若带电粒子的速度方向与磁场方向垂直,带电粒子在垂直于磁感线的平面内,以入射速率v做匀速圆周运动.①轨道半径公式:r=mv/qB ②周期公式: T=2πm/qB8.带电粒子在复合场中运动(1)带电粒子在复合场中做直线运动①带电粒子所受合外力为零时,做匀速直线运动,处理这类问题,应根据受力平衡列方程求解.②带电粒子所受合外力恒定,且与初速度在一条直线上,粒子将作匀变速直线运动,处理这类问题,根据洛伦兹力不做功的特点,选用牛顿第二定律、动量定理、动能定理、能量守恒等规律列方程求解.(2)带电粒子在复合场中做曲线运动①当带电粒子在所受的重力与电场力等值反向时,洛伦兹力提供向心力时,带电粒子在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动.处理这类问题,往往同时应用牛顿第二定律、动能定理列方程求解.②当带电粒子所受的合外力是变力,与初速度方向不在同一直线上时,粒子做非匀变速曲线运动,这时粒子的运动轨迹既不是圆弧,也不是抛物线,一般处理这类问题,选用动能定理或能量守恒列方程求解.③由于带电粒子在复合场中受力情况复杂运动情况多变,往往出现临界问题,这时应以题目中“最大”、“最高” “至少”等词语为突破口,挖掘隐含条件,根据临界条件列出辅助方程,再与其他方程联立求解.。
磁场场知识点总结1. 磁场的产生磁场的产生有两种方式,一是由运动电荷产生,二是由变化电场产生。
对于第一种情况,当电流通过导线时,周围就会产生磁场。
这也解释了为什么有电流的导线周围会出现磁场。
对于第二种情况,根据麦克斯韦方程组,当电场发生变化时,就会产生磁场。
例如,当电流变化时,就会产生磁场。
2. 磁场的性质磁场有以下一些基本性质:(1) 磁场是二维的:磁场是弧线的,不存在磁场的起点或终点,也就是说,磁场是一个连续的有向线。
(2) 磁场的大小:磁场的大小用磁感应强度B来表示,单位是特斯拉(T)。
(3) 磁场的方向:磁场的方向由磁感线给出,磁感线的方向就是磁场的方向。
磁感线从磁场的北极指向南极。
(4) 磁场的作用:磁场对运动的电荷有力的作用,它使电荷受到安培力的作用,即受力方向垂直于速度方向和磁感线的平面。
(5) 磁场的特性:磁场有吸引和排斥的特性,不同磁极之间会产生磁力作用。
3. 磁感应强度磁感应强度B是描述磁场强度大小的物理量。
在真空中,磁场的磁感应强度与电场的电感应强度一样,都是标量。
磁感应强度的方向指示着磁场的方向。
使用特斯拉(T)作为单位。
磁感应强度与电流的关系由安培定律给出,即B=μ0I/(2πr),其中B为磁感应强度,μ0是真空中的磁导率,I是电流,r是电流所在导线的距离。
4. 磁场的产生与磁矩磁场是由磁矩产生的。
磁矩是一个磁性材料在外加磁场中所受的力矩最大值。
根据磁矩的方向,可以分为顺磁性和抗磁性。
当物质内的磁矩和外加磁场相互平行时,称为顺磁性,否则称为抗磁性。
5. 磁场的测量磁场的测量可以采用磁感应强度计或霍尔感应计。
磁感应强度计是一种通过测量磁感应强度大小来测量磁场的仪器,而霍尔感应计是一种通过霍尔元件的霍尔效应来测量磁感应强度大小的仪器。
6. 磁场的应用磁场在生产和生活中具有很多应用,例如电磁铁、电磁感应、永磁材料、磁共振技术等等。
其中,电磁铁是一种人造磁场的产生装置,是将电线的电流转换成磁力的装置。
大物知识点总结磁场一、磁场的产生1. 电流产生的磁场安培环路定理用来计算电流在产生磁场方面的物理定律。
在一根直导线周围产生的磁场可以使用右手定则确定磁场的方向。
2. 磁性材料产生的磁场磁性物质内部原子和分子的磁矩导致了磁性物质产生的磁场。
这种磁场可以用磁化强度和磁化率描述。
3. 等效电流产生的磁场电流在弯曲闭合导线中产生的总的磁场可以用安培环路定理求和。
这种方法用于计算磁场的大小和方向。
二、磁场的性质1. 磁现象和磁性材料的分类永磁体和电磁体是两种主要的磁性材料类型。
永磁体可以自发地产生磁场,而电磁体需要外部电流或磁场来产生磁效应。
2. 磁场的作用力磁场对带电粒子或者电流产生的作用力可以用洛伦兹力定律计算。
3. 磁场的磁感应强度磁感应强度描述了磁场的强度以及方向,可以用来计算磁场对带电粒子或者磁性物质产生的作用力。
三、磁场的应用1. 磁场在电机中的应用电动机的工作原理基于磁场和电流相互作用产生运动力。
不同类型的电机使用不同的磁场产生方式。
2. 磁场在变压器中的应用变压器工作原理基于电流通过涡流产生的磁场。
变压器可以用来改变电压大小和方向。
3. 磁场在磁共振成像中的应用磁共振成像利用磁场对核磁共振现象进行成像。
磁场对磁共振信号的强度和方向产生影响,从而得到人体组织的影像。
四、磁场的测量和计算1. 磁场的测量方法磁通计量法、霍尔效应、磁力计量法等是常用的磁场测量方法。
2. 磁场的数学描述麦克斯韦方程组用来描述电磁场,磁场可以用磁感应强度、磁场强度和磁化强度等物理量来描述和计算。
总之,磁场是物质周围的一个物理场,它对带电粒子和磁性物质产生作用。
磁场的产生与磁现象、磁性材料的分类有关,其性质包括磁场的作用力和磁感应强度等,而磁场的应用包括在电机、变压器和磁共振成像等方面。
同时,磁场的测量和计算是磁场研究的重要内容,麦克斯韦方程组是描述和计算磁场的重要工具。
磁场知识点总结磁场是物理学中的重要概念,用于描述磁力的作用和性质。
下面是磁场的一些知识点总结。
1. 磁场的基本定义磁场是一种物理现象,由磁性物体或运动电荷产生,并对其周围的物体施加力。
2. 磁场的来源磁场可以是静态的,由永久磁体等物体产生;也可以是动态的,由电流或变化的磁场产生。
3. 磁场的单位和表示磁场的单位是特斯拉(T),通常用磁感应强度B表示。
磁感应强度的方向表示磁场线的方向,磁感应强度的大小表示磁场的强度。
4. 磁场的特性磁场具有方向性和垂直性,磁场线是一条闭合的曲线,沿着磁场线的方向有一定的规则。
5. 磁场的磁力磁场对运动的电荷或磁性物体施加力,这个力称为磁力。
磁力的大小和方向取决于电荷或物体的速度和磁场的性质。
6. 洛伦兹力定律洛伦兹力定律描述了电荷在磁场中受力的规律,它表达为F =q(v × B),其中F表示受力,q表示电荷的大小,v表示速度,B表示磁感应强度。
7. 磁场的磁通量磁通量是描述磁场通过某个曲面的情况的物理量。
磁通量的单位是韦伯(Wb),表示为Φ。
磁通量的大小取决于磁场的强度和曲面的方向垂直度。
8. 高斯定律高斯定律描述了磁场的闭合性,它表达为∮B·dA = 0。
这意味着磁场的所有通量都是来自闭合磁场线的源头,没有磁单极子存在。
9. 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律描述了磁场改变时感应电动势的产生,从而导致电流的流动。
它表达为ε = -d(Φ)/dt,其中ε表示电动势,d(Φ)/dt表示磁通量的变化率。
10. 磁场的应用磁场在生活中有许多应用,如磁铁、电动机、电磁铁、磁共振成像等。
磁场还在科学研究领域有广泛的应用,如磁性材料的研究、磁导电等。
以上是对磁场的一些基本知识点的总结,其中包括磁场的基本定义、磁场的来源、磁场的单位和表示、磁场的特性、磁场的磁力、洛伦兹力定律、磁场的磁通量、高斯定律、法拉第电磁感应定律和磁场的应用等。
磁场是物理学中重要的研究对象,对于了解物质世界的本质和相关技术的应用都具有重要意义。
磁场知识点总结一、磁场的基本概念1、磁场的定义磁场是一种看不见、摸不着的特殊物质,它存在于磁体、电流和运动电荷周围的空间中,能够对放入其中的磁体、电流或运动电荷产生力的作用。
2、磁场的性质磁场具有力的性质和能的性质。
力的性质表现为磁场对放入其中的磁体、电流或运动电荷有力的作用;能的性质表现为磁场具有能量,可以与其他形式的能量相互转化。
3、磁场的方向规定在磁场中某一点小磁针北极所指的方向为该点磁场的方向。
在磁场中可以用磁感线来形象地描述磁场的方向,磁感线上某点的切线方向即为该点的磁场方向。
二、磁感线1、磁感线的定义磁感线是在磁场中画出的一些有方向的曲线,这些曲线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向相同。
2、磁感线的特点(1)磁感线是闭合曲线,在磁体外部,磁感线从 N 极出发,回到S 极;在磁体内部,磁感线从 S 极指向 N 极。
(2)磁感线的疏密程度表示磁场的强弱,磁感线越密的地方,磁场越强;磁感线越疏的地方,磁场越弱。
(3)磁感线不相交,因为磁场中某点的磁场方向只有一个。
三、常见磁体的磁场分布1、条形磁铁的磁场条形磁铁外部的磁感线从 N 极出发,回到 S 极,内部从 S 极指向 N 极,形成闭合曲线。
两端磁性最强,中间磁性最弱。
2、蹄形磁铁的磁场蹄形磁铁的磁感线分布与条形磁铁类似,也是从 N 极出发,回到 S 极,内部从 S 极指向 N 极。
3、地磁场地球本身是一个巨大的磁体,地磁场的 N 极在地理南极附近,S 极在地理北极附近。
地磁场的磁感线从地理南极附近出发,回到地理北极附近。
不过,地磁场的磁感线与地理子午线并不完全重合,存在一定的磁偏角。
四、电流的磁场1、奥斯特实验奥斯特实验表明,通电导线周围存在磁场,这是人类第一次发现电与磁之间的联系。
2、通电直导线的磁场通电直导线周围的磁感线是以导线为圆心的一系列同心圆,其方向可以用安培定则(右手螺旋定则)来判断:用右手握住导线,让伸直的大拇指所指的方向与电流方向一致,那么弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。
磁场知识点总结1. 磁场的基本概念磁场是指物体周围存在的一种物理现象,即物体具有磁性时,周围会形成磁场。
磁场可以用于描述磁力的作用和磁力的性质。
磁场是三维空间中的一个向量场,可以用矢量表示,具有方向和大小。
2. 磁场的特性磁场具有以下几个重要特性: - 磁场是无源无旋场:磁场的散度为零,即磁通量在闭合曲面上的积分为零;磁场的旋度也为零,即磁场的环路积分为零。
- 磁场的力线是闭合曲线:磁场的力线是一种特殊的曲线,它们是闭合的,不存在起点和终点。
- 磁场的作用力是相对运动的电荷和磁场之间的相互作用力:根据洛伦兹力定律,带电粒子在磁场中受到的力与其电荷、速度和磁场强度有关。
3. 磁场的量度和单位磁场的量度使用磁感应强度(磁场强度)来表示,符号为B,单位为特斯拉(T)。
磁感应强度的大小表示磁场的强弱,方向表示磁场的方向。
4. 磁场的产生磁场可以通过以下几种方式产生: - 电流:当电流通过导线时,会在导线周围产生磁场。
根据安培环路定理,电流所产生的磁场的强度与电流强度成正比。
- 磁体:磁体是指具有磁性的物体,如铁、钢等。
磁体可以通过磁化来产生磁场,磁场的强度与磁体的磁化强度成正比。
5. 磁场的性质磁场具有以下几个重要性质: - 磁场的极性:磁场有南极和北极之分,相同极性的磁体会相互排斥,不同极性的磁体会相互吸引。
- 磁场线:磁场线是用来描述磁场分布的曲线,它们是从磁体的北极到南极的闭合曲线。
- 磁场的磁力:磁场可以对带电粒子产生力的作用,这种力被称为磁力。
磁力的大小与电荷、速度和磁场强度有关。
6. 磁场的重要观点磁场的研究和应用涉及到很多重要观点,以下是其中几个重要观点: - 安培环路定理:安培环路定理是描述电流所产生的磁场的定理,它说明了电流所产生的磁场的强度与电流强度成正比。
- 洛伦兹力定律:洛伦兹力定律是描述带电粒子在磁场中受力的定律,它说明了带电粒子在磁场中受到的力与其电荷、速度和磁场强度有关。
史上最全磁场知识点总结一、磁场的产生1. 磁场的产生基础磁场产生的基础是电流。
当电流通过一根直导线时,就会在它周围产生一个磁场。
这个磁场的特点是,它具有方向性,即有一个方向是“南”极,一个方向是“北”极。
并且,根据安培右手定则,可以确定电流方向与磁场方向之间的关系。
2. 磁场的产生方式除了电流产生磁场外,磁铁也能产生磁场。
在一个磁铁中,由于内部的微观磁矩的排列,就会在其周围产生一个磁场。
这种磁场是不依赖于外界条件而产生的,故而它也可以被用来作为一种磁石来应用。
二、磁场的性质1. 磁场的基本性质磁场有许多基本性质,例如,磁场是一种物质周围的力场,它具有方向性和大小的概念;磁场中有磁感应强度、磁场强度等物理量,它们可以用来描述磁场的性质;而且,磁场是一种场,它有空间分布的特性。
2. 磁场的作用磁场对于磁性物质有着磁化的作用,使得它们变得具有一定的磁性。
而且,在静电学中,我们也学到了,磁场对于运动带电粒子同样有作用,这就是洛伦兹力的作用。
这些作用是磁场在自然界中的重要表现。
三、磁场与电场的关系1. 麦克斯韦方程组麦克斯韦通过他对电磁学理论的研究,得到了著名的麦克斯韦方程组。
这个方程组很好地描述了磁场和电场之间的关系,它们通过麦克斯韦方程组联系在了一起,从而形成了电磁学理论体系。
2. 磁场与电场的作用磁场与电场之间有着多种作用,例如,它们之间的相互感应作用是电磁感应现象的基础,这种感应作用通过法拉第电磁感应定律得到了描述;而且,磁场还对于电场中的电荷有相互作用,这就是洛伦兹力的作用。
三、磁场的应用1. 磁场在物质中的应用磁场在物质中有着多种应用,例如,磁铁在物质分离、传感器、电机等方面都有着广泛的应用,它们通过磁场对于磁性物质的吸引或者排斥来达到物质分离或运动的目的。
2. 磁场在科学研究中的应用磁场不仅在物质中有着广泛的应用,而且在科学研究中也发挥了重要的作用。
例如,核磁共振成像技术就是利用了核磁共振现象对物质进行成像的技术,它在医学成像、生物物理学等方面都具有重要的应用。
有关磁场的知识点总结
1. 磁场的起源和性质
磁场的起源主要来自于电流和磁化的物质。
当电流在导体中流动时,会产生磁场。
这种磁场被称为安培磁场。
另外,磁化的物质也可以产生磁场。
这种磁场被称为磁化磁场。
磁场有许多重要的性质,比如磁场的方向总是沿着磁力线方向,磁场的强度在空间中是不均匀的,磁场具有叠加原理等。
2. 磁场的测量和单位
磁场的测量通常采用磁通量密度(也称为磁感应强度)来表示。
磁通量密度的单位是特斯拉(T)。
通常,我们使用磁场计来测量磁场强度。
同时,我们还可以借助霍尔效应和法拉第电磁感应定律来测量磁场。
3. 磁场的应用
磁场在现实生活中有许多重要的应用。
在电力工程中,磁场被用来制造电动机、变压器等设备。
在通信领域,磁场被用来制造扬声器、麦克风等设备。
在医学领域,磁场被用来制造核磁共振成像(MRI)仪器。
此外,磁场还有许多其他的应用,比如在航天、航海、矿业、材料加工等领域中都有着重要的应用。
总的来说,磁场是自然界中一种重要的场,它具有许多重要的性质和应用。
通过对磁场的深入研究,我们可以更好地理解自然界中的现象,并且可以开发出更多的技术应用。
希望这篇文章能给大家带来对磁场的更深刻的理解。
磁场科学知识点总结1. 磁场的基本概念磁场是一个向量场,它可以表示为磁力的大小和方向。
在物理学中,磁场是由磁极产生的,磁极有正负之分。
当两个相同极的磁体靠近时,它们会互相排斥,而当它们不同极的朝向相对时,则会相互吸引。
这一现象经过实验证实,从而引出了磁场的概念。
磁场的大小可以通过磁感应强度来衡量,通常用字母B表示。
磁感应强度是标量,它的单位是特斯拉(Tesla)。
在国际单位制(SI)中,1特斯拉等于1牛/安米,可以用来度量磁场的强度。
2. 磁场的性质磁场有一些基本的性质,这些性质对于理解磁场的行为和应用非常重要。
首先,磁场是一个无源场,这意味着磁场中不会存在单极子。
也就是说,磁场线总是以闭合曲线的形式存在,而不会像电场一样以点源或者点汇的形式存在。
其次,磁场是一个旋度场,这意味着磁场满足麦克斯韦方程组中的法拉第电磁感应定律。
这个定律是指,当一个磁场发生变化时,会在该区域中产生一个电场,这一点后文还会继续讨论。
另外,磁场还会对运动的电荷或电流产生力的作用。
在高中物理课程中,我们学习了洛仑兹力公式,该公式描述了电荷在磁场中所受的力。
这一点后文还会详细阐述。
3. 磁场的产生和磁性物质磁场可以通过电流、磁矩产生。
对于电流而言,根据安培定律,当电流通过一根导线时,会在导线周围产生一个磁场。
这个磁场的大小和方向可以通过右手定则来确定。
此外,磁矩也可以产生磁场。
磁矩是指一个物体本身带有磁性,比如铁磁体。
铁磁体中的原子会自发地排列成微小的磁矩,从而产生磁场。
除此之外,根据法拉第电磁感应定律,磁场的变化也可以产生电场。
这一点从科学家法拉第的实验中得到验证。
当磁场的变化通过一根线圈时,会在线圈中产生一个感应电流。
这也是MRI扫描仪中原理的基础,同时也是电动机的工作原理。
从磁性物质的角度来看,根据铁磁性以及反铁磁性,物质对磁场的作用也有所不同。
铁磁性物质在外加磁场的作用下会产生明显的磁化,而反铁磁性物质则在外加磁场下呈现抗磁特性。
磁场知识点总结磁场是物理学中的重要概念,它是指能够在空间中产生磁力影响的区域。
磁场的产生与磁性物质有关,可以通过磁石或电流来形成。
以下是磁场的一些主要知识点的总结。
1. 磁场的性质:磁场是无形的,无可触摸的。
它具有方向性,可由箭头表示,指向磁力线所指的方向。
磁场能够相互作用,产生吸引或排斥的力。
2. 磁性物质的特性:铁、镍和钴等金属是典型的磁性物质,在磁场中能够被吸引。
一般情况下,非磁性物质不会受到磁场的影响。
3. 磁石的特性:磁石是一种能够持久产生磁场的物质。
磁石有两个极,一个是北极,指向地理南极,另一个是南极,指向地理北极。
同极相斥,异极相吸。
4. 磁力线:磁力线是表示磁场分布的曲线。
磁力线由北极指向南极,且不相交。
磁力线越密集,表示磁场越强。
5. 磁场的单位:国际单位制中,磁场的单位是特斯拉(Tesla),表示为T。
常用的单位还有高斯(Gauss),1特斯拉等于10^4高斯。
6. 安培环路定理:安培环路定理描述了磁场的环路规律。
根据该定理,一个封闭环路中,通过这个环路的磁感应强度总和等于该环路所包围的电流之代数和乘以真空中的磁导率。
7. 磁感应强度和磁场强度:磁感应强度B表示单位面积上垂直于磁力线的磁力线数目,单位是特斯拉。
磁场强度H是指单位长度上的磁场强度,单位是安培/米。
8. 基尔霍夫电流定律:基尔霍夫电流定律描述了电流在磁场中的周线规律,根据该定律,若电流通过一个闭合环路,则其周线上的磁力和零。
9. 磁感应强度与电流的关系:根据比奥-萨伐尔定律,通过一根长直导线的电流会在其周围产生磁感应强度,其大小与电流和距离的乘积成正比。
10. 麦克斯韦方程组:麦克斯韦方程组是电磁场理论的基础,描述了电场和磁场的相互关系。
其中包括四个方程式,分别是高斯定律、高斯磁定律、法拉第电磁感应定律以及安培环路定理。
以上是关于磁场的一些主要知识点的总结。
磁场是物理学中一门重要的学科,应用广泛,涵盖了很多领域。
磁场知识点归纳高考磁场知识点归纳一、磁场和磁感应强度1.磁场的基本特性是对处于其中的磁体、电流和运动电荷产生磁场力的作用。
磁场力的方向可以通过小磁针的N极方向来确定。
2.磁感应强度描述磁场的强弱和方向。
它的大小可以通过公式B=(通电导线垂直于磁场)IL来计算,单位为特斯拉(T)。
磁感应强度方向可以通过小磁针静止时N极的指向来确定。
3.匀强磁场是指磁感应强度大小处处相等、方向处处相同的磁场。
匀强磁场中的磁感线是疏密程度相同、方向相同的平行直线。
二、磁感线和通电直导线和通电线圈周围的磁场1.磁感线是在磁场中画出的一些有方向的曲线,使曲线上各点的切线方向跟这点的磁感应强度方向一致。
2.条形磁铁和蹄形磁铁的磁场磁感线分布。
三、安培力和安培力的方向1.安培力的大小可以通过公式F=ILB计算,其中磁场和电流垂直时F=ILB,磁场和电流平行时F=0.2.安培力的方向可以通过左手定则来判定,即伸开左手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内。
让磁感线从掌心进入,并使四指指向电流的方向,这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。
安培力的方向特点是F⊥B,F⊥I,即F垂直于B和I决定的平面。
四、洛伦兹力和洛伦兹力的方向1.洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用力。
2.洛伦兹力的方向可以通过左手定则来判定,即掌心——磁感线垂直穿入掌心;四指——指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向;拇指——指向洛伦兹力的方向。
洛伦兹力的方向特点是F⊥B,F⊥v,即F垂直于B和v决定的平面。
洛伦兹力不做功。
3.洛伦兹力的大小可以通过公式F=qvB来计算,其中v∥B时F=0,v⊥B时F=qvB。
五、带电粒子在匀强磁场中的运动1.若v∥B,带电粒子不受洛伦兹力,在匀强磁场中做匀速直线运动。
2.若v⊥B,带电粒子仅受洛伦兹力作用,在垂直于磁感线的平面内以入射速度v做匀速圆周运动。
六、质谱仪和回旋加速器1.质谱仪由粒子源、加速电场、速度选择器、偏转磁场和照相底片等构成。
一、磁现象的电本质1.罗兰实验正电荷随绝缘橡胶圆盘高速旋转,发现小磁针发生偏转,说明运动的电荷产生了磁场,小磁针受到磁场力的作用而发生偏转。
2.安培分子电流假说法国学者安培提出,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。
安培是最早提醒磁现象的电本质的。
一根未被磁化的铁棒,各分子电流的取向是杂乱无章的,它们的磁场互相抵消,对外不显磁性;当铁棒被磁化后各分子电流的取向大致一样,两端对外显示较强的磁性,形成磁极;注意,当磁体受到高温或猛烈敲击会失去磁性。
3.磁现象的电本质运动的电荷〔电流〕产生磁场,磁场对运动电荷〔电流〕有磁场力的作用,所有的磁现象都可以归结为运动电荷〔电流〕通过磁场而发生互相作用。
二、磁场的方向规定:在磁场中任意一点小磁针北极受力的方向亦即小磁针静止时北极所指的方向就是那一点的磁场方向。
三、磁场磁极和磁极之间的互相作用是通过磁场发生的。
电流在周围空间产生磁场,小磁针在该磁场中受到力的作用。
磁极和电流之间的互相作用也是通过磁场发生的。
电流和电流之间的互相作用也是通过磁场产生的磁场是存在于磁体、电流和运动电荷周围空间的一种特殊形态的物质,磁极或电流在自己的周围空间产生磁场,而磁场的根本性质就是对放入其中的磁极或电流有力的作用。
四、磁感线1.磁感线的概念:在磁场中画出一系列有方向的曲线,在这些曲线上,每一点切线方向都跟该点磁场方向一致。
2.磁感线的特点〔1〕在磁体外部磁感线由N极到S极,在磁体内部磁感线由S 极到N极〔2〕磁感线是闭合曲线〔3〕磁感线不相交〔4〕磁感线的疏密程度反映磁场的强弱,磁感线越密的地方磁场越强3.几种典型磁场的磁感线〔1〕条形磁铁〔2〕通电直导线a.安培定那么:用右手握住导线,让伸直的大拇指所指的方向跟电流方向一致,弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向;b.其磁感线是内密外疏的同心圆〔3〕环形电流磁场a.安培定那么:让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致,伸直的大拇指的方向就是环形导线中心轴线的磁感线方向。
磁场知识点总结一、什么是磁场?磁场是周围空间中存在的一个物理概念,它是由物质物体所产生的一种力场。
磁场使得具有磁性的物质在其中受到力的作用。
磁场的存在是由物体的电荷和电流所带来的。
二、磁场的生成1. 磁体发出的磁场磁体可以通过电流产生磁场,这个现象被称为电磁感应。
电流通过导线时,会在周围产生磁场。
这个磁场的强弱与电流的大小成正比,与导线形状和材料有关。
2. 静磁场和运动磁场静磁场是指物体不发出电流时产生的磁场,如永磁体所产生的磁场。
运动磁场是指电流在移动导体中产生的磁场,如电动机中的磁场。
三、磁场的性质1. 磁场的方向和大小磁场是一个矢量量,具有方向和大小。
磁场的方向可以用磁力线表示,它们从一个磁极流向另一个磁极。
磁场的大小可以通过磁感应强度来表示,单位是特斯拉。
2. 磁场的磁通量磁通量是磁场通过某一面积的大小,用符号Φ表示。
磁通量随磁场的强度和面积的变化而变化,可以用安培力定义为单位磁场通过单位面积的磁通量。
3. 磁场对物体的影响磁场可以对具有磁性的物体产生力的作用,这个力被称为磁力。
物体受到磁力的大小取决于物体的磁性以及磁场的强弱。
4. 磁场的行为规律磁场遵循一定的行为规律,如磁场会将同性磁极排斥,异性磁极相吸。
这个规律被称为磁性规律。
四、磁场的应用1. 电磁感应和发电机电磁感应通过磁场和电场的相互作用,将机械能转化为电能。
发电机就是一个利用电磁感应原理的设备,将机械能转化为电能,广泛用于发电工业。
2. 磁记录技术磁记录技术是一种利用磁场记录和存储信息的方法。
如磁带、磁盘等设备就是利用磁场来储存和读取信息的。
3. MRI技术MRI(Magnetic Resonance Imaging)技术是一种通过磁场和无线电波对人体进行成像的技术。
它利用人体组织中的氢原子的磁性来获取人体内部的结构信息,广泛应用于医学诊断领域。
4. 磁悬浮技术磁悬浮技术利用磁场对物体进行悬浮和推动,实现了无接触、无摩擦的悬浮运动。
• 本章共有四个概念、两个公式、两个定则。
五个概念: 磁场、磁感线、磁感强度 、 匀强磁场 两个公式:安培力 F=BIl (Il ⊥B) 洛伦兹力 f =qvB (v ⊥B) 两个定则: 安培定则——判断电流的磁场方向 左手定则——判断磁场力的方向 1.磁场⑴永磁体周围有磁场。
⑵电流周围有磁场(奥斯特实验)。
分子电流假说:物质微粒内部存在着环形分子电流。
磁现象的电本质:磁体的磁场和电流的磁场都是由电荷的运动产生的。
⑶在变化的电场周围空间产生磁场(麦克斯韦) 2.磁场的基本性质磁场对放入其中的磁极和电流有磁场力的作用3.磁感应强度 : (定义式) 适用条件:l 很小(检验电流元),且 l ⊥B 。
磁感应强度是矢量。
单位是特斯拉,符号 1T=1N/(A m) 方向:规定为小磁针在该点静止时N 极的指向 4. 磁感线⑴用来形象地描述磁场中各点的磁场方向和强弱的曲线。
磁感线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向,也就是在该点小磁针静止时N 极的指向。
磁感线的疏密表示磁场的强弱。
磁感线都是闭合曲线。
(2)要熟记常见的几种磁场的磁感线:(3)安培定则(右手螺旋定则): 对直导线,四指指磁感线环绕方向;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。
(4)地磁场:地球的磁场与条形磁体的磁场相似。
主要特点是:地磁场B 的水平分量(Bx)总是从地球南极指向北极,而竖直分量(By)则南北相反,在南半球垂直地面向上,在北半球垂直地面向下;在赤道表面上,距离地球表面相等的各点磁感应强度相等,且水平向北.•如图所示,a 、b 是直线电流的磁场,c 、d 是环形电流的磁场,e 、f 是螺线管电流的磁场,试在各图中补画出电流方向或磁感线方向.max F B IlS N3、如图所示,一束带电粒子沿着水平方向平行地飞过磁针上方时,磁针的S 极向纸内偏转,则这束带电粒子可能是( BC ) A.向右飞行的正离子束 B.向左飞行的正离子束 C.向右飞行的负离子束 D.向左飞行的负离子束4、在图中,螺线管中间的小磁针的指向是( B ) A.左端是N 极B.右端是N 极C.左端是S 极D.右端是S 极下列说法正确的是( C )A. 电荷在某处不受电场力作用,则该处电场强度为零;B. 一小段通电导线在某处不受磁场力作用,则该处磁感强度一定为零;C. 表征电场中某点的强度,是把一个检验电荷放到该点时受到的电场力与检验电荷本身电量的比值;D. 表征磁场中某点强弱,是把一小段通电导线放在该点时受到的磁场力与该小段导线的长度和电流的乘积的比值. 二、 磁场对电流的作用1.安培力的大小: F = BIL (B ⊥IL ) • 说明: (1) L 是导线的有效长度(则L 指弯曲导线中始端到 •末端的直线长度)。
磁场知识点总结定义与性质:磁场是传递实物间磁力作用的场,由运动着的微小粒子构成,看不见、摸不着。
磁场具有方向性,是一个矢量场,与电场不同,磁力的作用方向与带电粒子的运动方向垂直。
磁场的大小可以用磁感应强度B来描述,单位是特斯拉(T)。
磁场具有粒子的辐射特性。
产生与源:磁场的产生是由运动的电荷所产生的,如电流、电荷的运动等。
运动电荷产生磁场的真正场源是运动电子或运动质子所产生的磁场。
例如,电流所产生的磁场就是在导线中运动的电子所产生的磁场。
磁铁是一种特殊的物质,可以产生强大的磁场。
磁铁中的原子有特殊的排列方式,形成了微观的磁场。
当许多微观磁场相互作用时,它们会形成一个宏观磁场,使磁铁具有磁性。
磁场的方向:在磁场中的某一点,小磁针静止时北极所指的方向就是该点的磁场方向。
磁场中某点的磁场方向、磁感线方向、小磁针静止时北极指的方向相同。
叠加与相互作用:当多个磁场同时存在时,它们可以相互叠加。
对于同向的磁场,其叠加后的强度会增大,对于反向的磁场,则会相互抵消。
磁体间的相互作用就是以磁场作为媒介的,所以两磁体不用在物理层面接触就能发生作用。
磁极之间存在相互作用,同性相斥,异性相吸。
应用与影响:在医疗领域,磁场被广泛应用于核磁共振成像(MRI)等医疗诊断技术,以及磁刺激疗法(MST)和磁珠疗法等治疗方法。
在日常生活中,磁场在电子设备中也扮演着重要的角色。
在电力工业中,磁场也发挥着重要的作用,如发电机、电动机和变压器的工作原理都与磁场密切相关。
此外,磁场还对人体有一定的影响,如促进细胞代谢、血液循环、炎症消退等。
总之,磁场是物理学中的一个基本概念,具有许多基本性质和应用。
通过深入研究磁场的性质和应用,可以更好地理解物理学的基本原理,并为实际应用提供理论基础。
生活磁场知识点总结图解一、磁场的基本概念1. 磁场是指周围空间中存在的磁力的影响区域。
2. 磁场是由电荷运动产生的,如电流和电子自旋。
3. 磁场的单位是特斯拉(T),1T=1N/(A·m)。
4. 磁场可分为磁场强度、磁感应强度和磁通量密度等。
5. 磁场的方向为磁力线的方向。
二、磁场的基本性质1. 磁场由两种磁性相反的极性组成,称为磁极。
2. 相同极性的磁极相斥,不同极性的磁极相吸。
3. 磁场在空间中形成磁力线,磁力线呈封闭曲线,不相交,不断。
4. 磁场对磁性物质有吸引和排斥的作用。
5. 磁场对运动电荷产生磁场力的作用。
三、磁场的产生1. 电流在空间中产生磁场。
2. 线圈产生磁场的强弱与电流的大小和方向、线圈的匝数和形状有关。
3. 磁铁产生磁场的强弱与磁铁的磁化强度和形状有关。
四、磁场的作用1. 磁场对物质的相互作用:磁场会对磁性物质产生吸引和排斥的作用。
2. 磁场对运动电荷的作用:运动电荷在磁场中会受到洛伦兹力的作用。
3. 磁场对电流的作用:电流在磁场中受到洛伦兹力的作用,从而产生磁场力和磁矩。
五、磁场的测量和应用1. 磁力计:用于测量磁场的强度和方向。
2. 磁场对电荷的作用:电子在磁场中会受到洛伦兹力的作用。
3. 磁场对导体的作用:导体中的电子在磁场中会受到洛伦兹力的作用。
4. 磁场对电流的作用:磁场可以对通过导线的电流产生磁场力的作用,如电动机和发电机的原理。
六、磁场在生活中的应用1. 磁铁吸附:磁铁可以用来吸附钢铁物质。
2. 磁力浮现:磁浮列车可以利用磁场力来悬浮和推动列车。
3. 电动机:电动机利用磁场力和电流产生转动力,实现机械能和电能的转换。
4. 发电机:发电机利用磁场力和电流产生转动力,实现机械能和电能的转换。
5. 磁记录:磁盘和磁带利用磁场记录和存储信息。
七、生活中的磁场安全问题1. 电磁辐射:家庭电器和手机等电子设备产生的电磁辐射可能对人体健康产生影响。
2. 磁场干扰:在磁场强的环境中使用磁性材料可能受到干扰。
磁场知识点总结磁场是物理学中的重要概念,涉及到电磁学、力学和量子力学等多个领域。
本文将对磁场的基本概念、性质、产生和应用进行总结和介绍。
一、磁场的基本概念1. 磁性:物质的磁性可以分为铁磁性、顺磁性和抗磁性三种类型,其中铁磁性是最强的。
磁铁、铁、镍和钴等物质具有明显的铁磁性。
2. 磁感应强度:磁感应强度B用来衡量磁场的强弱,单位为特斯拉(T)或高斯(G)。
磁感应强度的方向是从磁南极指向磁北极,与物体受力的方向相反。
3. 磁场力线:磁场力线是用来表示磁场分布的曲线,它的方向与磁场力的方向相同。
磁力线在磁场内是闭合曲线,在磁场外则是无限延伸的。
4. 磁场强度:磁场强度H定义为单位长度内的电流对磁感应强度的贡献,单位是安培/米(A/m)。
二、磁场的性质1. 磁场的无源性:磁场无法单独存在,必须由电流或磁体产生。
从这个角度看,磁场是一种有源场。
2. 磁场的有方向性:磁场的方向由磁场力线表示,从磁南极指向磁北极。
在磁场中的磁体会受到力的作用,沿磁力线方向运动或受到磁力的约束。
3. 磁场的叠加性:磁场在空间中的分布满足叠加原理,即多个磁场叠加时,磁感应强度的合成等于各个磁场磁感应强度的矢量和。
4. 磁场的衰减性:磁场的强度随着距离磁体的增加而减弱。
根据安培环路定理,磁感应强度的大小与电流强度、距离和导线形状有关。
三、磁场的产生1. 安培定律:安培定律描述了电流通过导线时产生的磁场。
根据安培定律,通过电流I的无限长直导线周围的磁感应强度与电流的强度成正比,与距离的倒数成反比。
公式为B=μ0I/2πr,其中μ0是真空中的磁导率,约等于4π×10^-7 T•m/A。
2. 法拉第电磁感应定律:法拉第电磁感应定律描述了磁场对导体中电流的感应作用。
当导体相对于磁场运动或磁场发生变化时,导体中将会产生感应电动势,使电子流动形成感应电流。
公式为ε=-dφ/dt,其中ε为感应电动势,φ为磁通量,t为时间。
四、磁场的应用1. 电磁铁:电磁铁是将电流通过导线产生的磁场用来吸引或排斥物体的装置。
磁场知识点总结(总4页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面,使用请直接删除(第三章)磁场知识点1.了解磁现象和磁场:能说出电流的磁效应;能描述磁场和地磁场;知道我国古代在磁现象方面的研究成果及其对人类文明的影响;能举例说明磁现象在生产和生活中的应用.用罗盘指引航向,探索航道,将船舶航向的变动与指南针指向变动的对应关系总结出来,画出的航线在古代称作“针路”或“针径”。
利用“针路”,船能够靠指南针导航。
1.磁场的产生:磁场是存在于磁体、电流和运动电荷周围空间的一种特殊形态的物质,本质上讲磁场是由于电荷运动所产生的。
变化的电场空间也产生磁场。
2.磁场的基本特性:磁场对处于其中的磁极、电流和运动电荷有力的作用;磁极与磁极、磁极与电流、电流与电流之间的相互作用都是通过磁场发生的。
3.磁场的方向:规定在磁场中任意一点小磁针北极的受力方向(小磁针静止时N极的指向)为该点处磁场方向。
4.磁现象的电本质:奥斯特发现电流磁效应(电生磁)后,安培提出分子电流假说:认为在原子、分子等物质微粒内部,存在着一种环形电流——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;从而揭示了磁铁磁性的起源:磁铁的磁场和电流的磁场一样都是由电荷运动产生的;根据分子电流假说可以解释磁化、去磁等有关磁现象。
5地磁场(1)地球是一个巨大的磁体、地磁的N极在地理的南极附近,地磁的S极在地理的北极附近;(2)地磁场的分布和条形磁体磁场分布近似;(3)在地球赤道平面上,地磁场方向都是由北向南且方向水平(平行于地面);(4)近代物理研究表明地磁场相对于地球是在缓慢的运动和变化的;地磁场对于地球上的生命活动有着重要意义。
知识点2.理解磁感应强度:知道磁感应强度的概念,会运用磁感应强度的概念描述磁场.1.定义:在磁场中垂直于磁场方向的通电直导线,所受的安培力F跟电流I和导线长度L之乘积IL的比值叫做磁感应强度,定义式为B=F/IL。
2.对定义式的理解:(1)式中反映的F、B、I方向关系为:B⊥I,F⊥B,F⊥I,则F垂直于B和I所构成的平面。
(2)式子可用来量度磁场中某处磁感应强度,不决定该处磁场的强弱,该处磁感应强度大小由磁场自身性质来决定。
(3)磁感应强度是矢量,其矢量方向是小磁针在该处的北极受力方向,与安培力方向是垂直的。
(4)如果空间某处磁场是由几个磁场共同激发的,则该点处合磁场(实际磁场)是几个分磁场的矢量和;某处合磁场可以依据问题求解的需要分解为两个分磁场;磁场的分解与合成必须遵循矢量运算法则。
(5)在国际单位制中,磁感应强度的单位是特斯拉(T) 1T=1N/(A·m)知识点3.能说出磁感线特点;识别几种常见磁场的磁感线分布;会用安培定则判断通电直导线和通电线圈周围磁场方向;会计算磁通量.地磁场1.直线电流的磁场。
磁感线是以导线为圆心的同心圆,其方向用安培定则判定:右手握住导线,让伸直的大姆指指向电流方向,弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。
直线电流周围空间的磁场是非匀强磁场,距导线近,磁场强;距导线远,磁场弱。
2.环形电流的磁场。
右手握住环形导线,弯曲的四指和环形电流方向一致,伸直的大姆指所指方向就是环形电流中心轴线上磁感线的方向。
3.通电螺线管的磁场。
右手握住螺线管,让弯曲的四指指向电流方向,伸直的大姆指的指向为螺线管内部磁感线方向;长通电螺线管内部的磁感线是平行均匀分布的直线,其磁场可看成是匀强磁场,管外空间磁场与条形磁体外部空间磁场类似。
知识点4.掌握通电导线在磁场中受到的力:会计算安培力,会判断安培力方向.1.安培力:磁场对电流的作用叫安培力。
2.安培力的大小:(1)安培力的计算公式:F=BILsinθ,θ为磁场B与直导体L之间的夹角。
(2)当θ=90°时,导体与磁场垂直,安培力最大F m=BIL;当θ=0°时,导体与磁场平行,安培力为零。
(3)F=BILsinθ要求L上各点处磁感应强度相等,故该公式一般只适用于匀强磁场。
3.安培力的方向:(1)安培力方向用左手定则判定:伸开左手,使大拇指和其余四指垂直,并且都跟手掌在同一个平面内,把手放入磁场中,让磁感线垂直穿入手心,并使伸开的四指指向电流方向,那么大拇指所指的方向就是通电导体在磁场中的受力方向。
(2)F、B、I三者间方向关系:已知B、I的方向(B、I不平行时),可用左手定则确定F的唯一方向:F⊥B,F⊥I,则F垂直于B和I所构成的平面(如图所示),但已知F和B的方向,不能唯一确定I的方向。
由于I可在图中平面α内与B成任意不为零的夹角。
同理,已知F和I的方向也不能唯一确定B的方向。
4.安培力的作用点:安培力作用在导体的各部分,但直导线在匀强磁场中受安培力的作用点是导体受力部分的几何中心。
知识点5.掌握运动电荷在磁场中受到的力:会计算洛伦兹力,会判断洛伦兹力方向.1.洛仑兹力的概念。
磁场对运动电荷的作用力叫洛仑兹力。
2.洛仑兹力的大小。
(1)洛仑兹力计算式为F=qvBsinθ,其中θ为v与B之间的夹角;(2)当θ=0°时,v∥B,F =0;当θ=90°时,v⊥B,F最大,最大值F max=qvB。
3.洛仑兹力的方向。
(1)洛仑兹力的方向用左手定则判定:伸开左手,使大拇指和其余四指垂直,并且都跟手掌在同一平面内,把手放入磁场中,让磁感线垂直穿入掌心,四指指向正电荷的运动方向,那么,大拇指所指的方向就是正电荷所受洛仑兹力的方向;如果运动电荷为负电荷,则四指指向负电荷运动的反方向。
(2)F、v、B三者方向间的关系。
已知v、B 的方向,可以由左手定则确定F的唯一方向:F⊥v、F⊥B、则F垂直于v和B所构成的平面(如图所示);但已知F和B的方向,不能唯一确定v的方向,由于v可以在v和B所确定的平面内与B成不为零的任意夹角,同理已知F和v的方向,也不能唯一确定B的方向。
(二)洛仑兹力的特性1.洛仑兹力计算公式F洛=qvB可由安培力公式F安=BIL和电流的微观表达式I=nqvS共同推导出:F安=BIL=B(nqvS)L =(nSL)qvB,而导体L中运动电荷的总数目为N=nsL,故每一个运动电荷受洛伦兹力为F洛=F安/N=qvB。
安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现。
2.无论电荷的速度方向与磁场方向间的关系如何,洛仑兹力的方向永远与电荷的速度方向垂直,因此洛仑兹力只改变运动电荷的速度方向,不对运动电荷作功,也不改变运动电荷的速率和动能。
知识点6.掌握带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式和周期公式,能运用圆周运动规律分析带电粒子在匀强磁场中运动的问题;能说明质谱仪、回旋加速器的工作原理.BIFα1.带电粒子不计重力、只受洛仑兹力作用,在匀强磁场中有三种运动:(1)带电粒子速度方向与磁场方向平行(同向或反向)时,粒子不受洛仑兹力,作匀速直线运动。
(2)粒子速度方向与磁场方向垂直,带电粒子在垂直于磁感线的平面内以入射速度v作匀速圆周运动,其向心力为洛仑兹力。
(3)若带电粒子的速度方向与磁场方向成一夹角θ(θ≠0°,θ≠90°),则粒子的运动轨迹是一螺旋线(其轨迹如图):粒子垂直磁场方向作匀速圆周运动,平行磁场方向作匀速运动,螺距S=v∥T。
2.带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的几个基本公式。
(1)向心力公式:qvB=mv2/r;(2)轨道半径公式:r=mv/qB;(3)周期、频率公式:T=2πr/v=2πm/qB,f=qB/2πm;(4)角速度公式:ω=2π/T=qB/m;(5)动能公式E k=mv2/2=P2/2m=(BqR)2/2m(其中P为粒子动量的大小)。
3、质谱议(1)质谱仪的结构:质谱仪由静电加速电极、速度选择器、偏转磁场、显示屏等组成。
①速度选择器:如图示,在平行板电容器间加有正交的匀强电场和匀强磁场,运动电荷垂直于电场及磁场射入.沿直线运动的电荷受到的电场力和洛仑兹力满足:qBv=qE,故速率v=E/B的粒子,即使电性不同,荷质比不同,也可沿直线穿出右侧小孔.而其它速率的粒子或者上偏,或者下偏,无法穿出右孔,从而该装置可达到选速及控速的目的.②质谱仪的工作原理12mv2=qU, v =2qUm, r=mvqB=2mUqB2,r和进入磁场的速度无关,进入同一磁场时,r∝mq,而且这些个量中,U、B、r可以直接测量,那么,我们可以用装置来测量比荷。
如果再已知带电粒子的电荷量q,就可算出它的质量。
质子数相同而质量数不同的原子互称为同位素。
在上图中,如果容器A中含有电荷量相同而质量有微小差别的粒子,根据例题中的结果可知,它们进入磁场后将沿着不同的半径做圆周运动,打到照相底片不同的地方,在底片上形成若干谱线状的细条,叫质谱线。
每一条对应于一定的质量,从谱线的位置可以知道圆周的半径r,如果再已知带电粒子的电荷量q,就可算出它的质量。
这种仪器叫做质谱议。
③使带电粒子加速的方法:利用加速电场给带电粒子加速。
由动能定理W=ΔE k, qU=12mv2, v=2qUm 为了提高粒子能量,可让粒子经过多次电场来加速,带电粒子增加的动能ΔE=12mv2-12mv02=q(U1+U2+U3+……+U n)缺陷:直线加速器占有的空间范围大,在有限的空间范围内制造直线加速器受到一定的限制.④回旋加速器(1)结构:两个D形盒及两个大磁极;D形盒间的窄缝;高频交流电。
回旋加速器是利用电场对电荷的加速作用和磁场对运动电荷的偏转作用,在较小的范围内来获得高能粒子的装置。
(2)工作原理:①磁场的作用:带电粒子以某一速度垂直磁场方向进入匀强磁场时,只在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,其中周期和速率与半径无关,使带电粒子每次进入D形盒中都能运动相等时间(半个周期)后,平行于电场方向进入电场中加速。
②θBSVVV电场的作用:回旋加速器的两个D 形盒之间的窄缝区域存在周期性变化的并垂直于两D 形盒直径的匀强电场,加速就是在这个区域完成的。
③交变电压:为保证每次带电粒子经过狭缝时均被加速,使之能量不断提高,要在狭缝处加一个与T =2πm qB相同的交变电压。
④D 形金属扁盒的主要作用是起到静电屏蔽作用,使得盒内空间的电场极弱,这样就可以使运动的粒子只受洛伦兹力的作用做匀速圆周运动。
在加速区域中也有磁场,但由于加速区间距离很小,磁场对带电粒子的加速过程的影响很小,因此,可以忽略磁场的影响。
设D 形盒的半径为R ,由qvB =m v 2R 得,粒子可能获得的最大动能E km =12mv m 2=(qBR)22m可见:带电粒子获得的最大能量与D 形盒半径有关,受D 形盒半径R 的限制,带电粒子获得的能量也是有限的。