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地磁磁场的基本特征及应用地球磁场：地球周围存在的磁场，包括磁层顶以下的固体地球内部和外部所有场源产生的磁场。
地球磁场不是孤立的，它受到外界扰动的影响，宇宙飞船就已经探测到太阳风的存在。
因为太阳风是一种等离子体，所以它也有磁场，太阳风磁场对地球磁场施加作用，好像要把地球磁场从地球上吹走似的。
尽管这样，地球磁场仍有效地阻止了太阳风长驱直入。
在地球磁场的反抗下，太阳风绕过地球磁场，继续向前运动，于是形成了一个被太阳风包围的、彗星状的地球磁场区域，这就是磁层。
地球磁层位于距大气层顶600～1000公里高处，磁层的外边界叫磁层顶，离地面5～7万公里。
在太阳风的压缩下，地球磁力线向背着太阳一面的空间延伸得很远，形成一条长长的尾巴，称为磁尾。
在磁赤道附近，有一个特殊的界面，在界面两边，磁力线突然改变方向，此界面称为中性片。
中性片上的磁场强度微乎其微，厚度大约有1000公里。
中性片将磁尾部分成两部分：北面的磁力线向着地球，南面的磁力线离开地球。
地磁学：是研究地磁场的时间变化、空间分布、起源及其规律的学科。
固体地球物理学的一个分支。
时间范围：已可追溯到太古代（约35亿年前）——现代空间范围：从地核至磁层边界（磁层顶），磁层离地心最近的距离： 8～ 13个地球半径组成和变化规律及应用：磁偶极子：带等量异号磁量的两个磁荷，如果观测点距离远大于它们之间的距离，那么这两个磁荷组成的系统称为磁偶极子。
地磁场的构成地球磁场近似于一个置于地心的同轴偶极子的磁场。
这是地球磁场的基本特征。
这个偶极子的磁轴和地轴斜交一个角度，。
如图1.1所示，N、S分别表示地磁北极和地磁南极。
按磁性来说，地磁两极和磁针两极正好相反。
同时，磁极的位置并不是固定的，每年会移动数英里，两个磁极的移动彼此之间是独立的，关于地磁极的概念有两种不同的思路和结果：理论的和实测的。
理论的地磁极是从地球基本磁场中的偶极子磁场出发的。
实测的地磁极是从全球地磁图（等偏角地磁图和等倾角地磁图）上找出的磁倾角为90°的两个小区域，这两个地点不在地球同一直径的两端，大约偏离2500千米。
第二章地球磁场（Lisa Tauxe著，常燎译）建议补充读物Butler (1992)，3－7页，10－11页。
更多信息可参看：Merrill et al. (1996) 第一、二章。
2.1 地球磁场古地磁学主要研究过去的地球磁场行为。
人类的直接测量仅仅能够追溯到几个世纪前，因此，古地磁学仍然是研究过去地球磁场行为的唯一手段。
由于古地磁学涉及地球磁场，因此有必要了解一些有关地球磁场的知识。
这一讲我们主要回顾现今地球磁场的一些基本性质。
地磁场由地球液态外核的对流引起（外核由铁、镍和一些未知的较轻成分构成）。
产生对流的能量的来源目前还不清楚，但是一般认为一部分来源于是地球的冷却过程，另外一部分则来源于由铁/镍构成的液态外核的浮力，这一浮力则由纯铁内核的冷却引起。
这个导电流体的运动受控于液态外核的浮力、地球自传以及导电流体和磁场的相互作用（这是一个异常复杂的非线性过程）。
确定导电流体的运动方式以及其产生的磁场状态是一个极具挑战性的课题，但是我们已经知道这种导电流体的运动是一种自激发电机过程，它可以产生并维持巨大的磁场。
2.1.1 地球参考场在很多情况下，确定地球磁场在一特定时间的空间分布非常有用。
对地球磁场及其变化率的数学近似可以比较准确地估计地球磁场在给定时间和地点的值（最少在几百年以内）。
由第一章可知，地表的磁场大致是个标量的势场，并服从拉普拉斯方程：这个方程可以改写为：这个方程的一个解是：对地球磁场，一般可以写作半径为r，纬度余弦θ，经度ϕ的标量势：其中，g 和h 是高斯系数，可以从特定的年代计算得出，单位为nT ，或磁通量（注意，公式中μ0由tesla [B ]转换到Am -1 [H ]）。
角标e 和i 代表外场或者内场的起源，a 是地球半径（6.371 х 106 m ），μ0是自由空间的磁导率（参看第一讲中的表1.1），ml P 正比于勒让德多项式，其由传统的施密特多项式归一化而来（可参看建议的读物）。
地球表面磁场强度分布
地球的磁场强度分布并不均匀，在不同的地方有不同的磁场强度。
一般来说，地球的磁场可以用一个磁力线模型来表示。
地球上的磁力线在赤道附近呈水平方向，而在两极附近则呈垂直方向。
地球磁场强度最强的地方位于地球之外的地球磁场强度分布是由地球内部液态外核的运动产生的。
液态外核中的热对流导致了地球磁场的生成和维持。
在地球表面，磁场强度的数值大约在25到65微特斯拉之间，这相当于地球磁场在赤道附近的强度约为25,000到65,000纳特斯拉。
这种磁场强度的分布因地球各个区域的地质和地磁特征而有所不同。
在地球表面，磁场强度分布还会受到地磁异常的影响。
地磁异常是指地球表面上具有异常高或异常低的磁场强度的地区。
这些地磁异常可以是由地质构造、矿床、矿石或沉积物等所产生的，对地磁勘探和地球科学研究非常重要。
总的来说，地球的磁场强度分布非常复杂，受到地球内部的运动和地质特征的影响。
研究地球磁场的分布可以帮助我们了解地球的内部结构和演化过程，并且对导航、磁导航等应用具有重要意义。
地磁场：地球周围存在的磁场。
宏观上看，地球磁场与位于球心的磁偶极子磁场相似；地磁场有两个磁极，其极位于地理北极附近，极位于地理南极附近，但不重合，磁轴与地球自转轴的夹角现在约为78.2度、西经102.9度（加拿大北部），磁南极位于南纬65.5度，东京139.4度（南极洲）。
长期观测证实，地磁极围绕地理极附近进行着缓慢的迁移。
受地磁场作用，磁针的化第一章地球的磁场 地磁场：地磁场有大小和方向，它 描述地磁场大小和方向的物理量，称作地磁要素、地磁要素及其分布在直角坐标系下，地磁要素有：总磁场强度T、垂直磁场强度Z、水平磁场强度HHÎ水平X分量(北向)、水平Y分量(东向)H Xtan I H =tan D X =()T Xi Yj Zk =++K K K K地磁场由基本磁场、变化磁场和磁异常三个部分组成中心偶极子磁场和大陆磁场组成基本磁场Î来源地球内部，占地磁场主要部分(98%以上)主要指短期变化磁场，来源地球外部，占地磁场1%以下磁异常地壳浅部具有磁性的岩石或矿石所引起的局部磁场，它叠加在基本磁场之上。
测量地磁场中，研究对象所产生的磁场称作磁异常，其他部分称作正常场，或称背景场，也称基准场。
Î正常场和异常场是相对的概念地磁场是空间和时间的函数Î需要实际测量实际测量方式：地磁台地磁要素随时间变化所以，将不同时刻观测数据归算到某一特定日所成的地磁要素等值线图Î地磁图首先是天文学家哈雷于1701 年编度的等值线图于1827 年问世.地磁场是和时间的函数－ 地磁场各要素随空间变化情况（体现出偶极子场特点）地磁场是空间和的函数－ 地磁场各要素随时间变化情况－变化磁场分两类：一是由内部场源引起的缓慢的长期变化；一是来源于地球外部场源的短期变化。
通过世界各地地磁台长期连续观测（2）地球磁场向西漂移（地磁场偶极矩大约 其中,17 %是近400年来减小的.1835Î1980年为7.91x1022Am2Î2000年为7.78x10Am1835Î1980年为7.91x1022Am2Î2000年为7.78x10Am Î两千年后，接近0！Î磁极倒转(?)在测定岩石的剩余磁性时，发现相当一批岩石的磁化方向与现在的地磁场方向相的改则变成了磁北极。
地磁坐标系和地理坐标系换算关系地磁坐标系和地理坐标系是两种不同的坐标系统，用于描述地球上的位置和方向。
它们在地理和导航领域中起着重要的作用。
本文将深入探讨地磁坐标系和地理坐标系之间的换算关系，并分享对这两个坐标系的理解和观点。
1. 地磁坐标系（Geomagnetic Coordinate System）地磁坐标系是一种以地球磁场为基础的坐标系统，用于描述地球上的位置和方向。
它主要用于研究地球磁场、磁层物理、空间天气等领域。
地磁坐标系通常由地磁纬度、地磁经度和地磁高度三个参数表示。
地磁纬度（Geomagnetic Latitude）是指任意点在地磁赤道平面上的纬度角度，以地磁赤道为0度。
地磁经度（Geomagnetic Longitude）是指从地磁北极到该点的线与地磁子午面的夹角。
地磁高度（Geomagnetic Altitude）是指该点相对于地磁赤道的高度。
2. 地理坐标系（Geographic Coordinate System）地理坐标系是一种以地球自转轴和地球表面为基础的坐标系统，用于描述地球上的位置和方向。
它是一种经度-纬度坐标系统，可以精确定位地球表面上的任意一点。
地理坐标系通常由纬度、经度和海拔三个参数表示。
纬度（Latitude）是指地球上某一点与赤道之间的角度，以赤道为0度，北纬为正，南纬为负。
经度（Longitude）是指通过该点和地球自转轴的平面与原点经过的经线之间的夹角。
海拔（Elevation）是指该点相对于一个特定的参考面的高度，通常是相对于海平面的高度。
3. 地磁坐标系和地理坐标系的换算关系地磁坐标系和地理坐标系之间存在一定的换算关系，可以通过一些数学公式和转换参数实现坐标的互相转换。
地磁纬度和地理纬度之间的关系可以通过磁纬度修正公式计算得出。
地磁纬度修正公式考虑了地球自转和地磁场倾角的影响，可以将地理纬度转换为地磁纬度。
地磁经度和地理经度之间的关系可以通过磁经度修正公式计算得出。
解析真北、磁北、坐标北解析真北、磁北、坐标北太阳能是一种清洁的能源，它的应用正在世界范围内快速地增长。
利用太阳光发电就是一种使用太阳能的方式，可是目前建一个太阳能发电系统的成本还是较高的，从我国现阶段的太阳能发电成本来看，其花费在太阳电池组件的费用大约为60～70％，因此，为了更加充分有效地利用太阳能，如何选取太阳电池方阵的方位角是一个十分重要的问题。
方位角系指自选定的标准方向的北端起顺时针转向选定直线的水平夹角。
其大小在0~360°之间。
如选定的标准方向为磁北方向，则该方位角为磁方位角，用表示；标准方向为正北方向，即为真方位角，用A表示；标准方向为坐标北向，则为坐标方位角用表示。
三者之间的关系式为:△：磁偏角γ：子午线收敛角 G：磁坐偏角（磁北与坐标北夹角）那么何为真北方向、磁北方向、坐标北方向，这就涉及到真北、磁北、坐标北概念。
1.三北方向测量上常用的标准方向有真子午线方向、磁子午线方向和坐标纵轴方向，简称为真北方向、磁北方向和坐标北方向，即三北方向，如图一所示。
在总参谋部测绘局测的全国1:1万，1:5万地形图上都标有三北方向。
图一1.1.真北方向真北(True North, TN)指地球的北极，即北纬90度或者经圈交汇的地方，又称正北方向，为过地球上一点指向地球地理北极的方向。
通过地球表面某点的真子午线的切线方向，成为该点的真子午线方向。
真子午线方向指向北极的方向叫真北方向。
真北方向是大家看地图或者地球仪上所有经线的起始点。
测量真北方向的方法中，经纬仪测量的前提是附近需有国家等级控制点，在没有测量控制点的地方，可选用陀螺经纬仪法、太阳高度法、北极星任意时角法，也可用专门的GPS定位测量仪器测定，如JS6200方位角测量仪。
1.2.磁北方向磁北是指南针所指示的北，这主要是由于地球的磁场两极与地理上的南北两极不重合，因此指南针指示的北为磁北而非真北，磁北会随着时间而变化。
磁北方向极度不精确，一般仅用于旅行1.3.坐标北方向坐标北也叫图北、方格北，是指在某张地图上纵向方格线指示的"上"方。
磁场复习学案姓名班级主题内容要求考点磁场及描述1．电流的磁场Ⅰ2．磁感应强度，磁感线，地磁场Ⅱ3．磁性材料，分子电流假说Ⅰ磁场对电流的作用力4．磁场对通电直导线的作用，安培力，左手定则Ⅱ5．磁电式电表原理Ⅰ磁场对运动电荷的作用力6．磁场对运动电荷的作用，洛伦兹力，带电粒子在匀强磁场中的运动Ⅱ7．质谱仪，回旋加速器Ⅰ重点本章的重点是：描述磁场特性的基本物理量——磁感应强度，表达磁场对电流和运动电荷作用规律的基本公式和基本定则——安培力公式、洛伦兹力公式和左手定则．难点本章的难点是：磁感应强度的定义、洛伦兹力公式的导出、带电粒子在匀强磁场中的运动以及带电粒子在复合场中运动问题的分析方法等等，是教学中的难点，在教学中要十分注意讨论问题的逻辑和思想方法．热点纵观近几年高考，涉及本章知识点的题目年年都有，考查次数最多的是与洛伦兹力有关的带电粒子在匀强磁场或复合场中的运动，其次是与安培力有关的通电导体在磁场中的加速或平衡问题．一、磁现象天然磁石和人造磁铁都叫做永磁体，它们能吸引铁质物体的性质-叫磁性．如磁铁能吸引铁屑、铁钉等物质．磁体的各部分磁性强弱不同，磁性最强的区域叫磁极．能够自由转动的磁体，静止时指南的磁极叫做南极(S极)，指北的磁极叫做北极(N极)．自然界中的磁体总存在着两个磁极，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引．二、电流的磁效应丹麦物理学家奥斯特的贡献是发现了电流的磁效应．著名的奥斯特实验是把导线沿南北方向放置在指南的磁针上方，通电时磁针转动．三、磁场磁体与磁体之间、磁体与通电导线之间，以及通电导体与通电导体之间的相互作用是通过磁场发生的．磁体的周围、电流的周围存在磁场．四、地球的磁场地球的地理两极与地磁两极并不重合，因此，磁针并非准确地指向南北，其间有一个夹角，这就是地磁偏角，简称磁偏角．一、磁感应强度的意义描述磁场强弱和方向的物理量，是矢量．二、磁感应强度的方向1．磁感应强度的定义：描述磁场强弱的物理量．2．磁感应强度的方向：小磁针静止时N 所指的方向规定为该点的磁感应强度方向，简称为磁场方向．3．磁感应强度是矢量．三、磁感应强度的大小1．电流元：在物理学中，把很短一段通电导线中的电流I与导线长度L的乘积IL叫做电流元．2．定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电直导线所受的磁场力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，用B来表示．3．定义式：B＝F IL．单位：特斯拉，简称特，符号是T ．1 T＝1N A·m．一、磁感线1．在磁场中画出的一些曲线，曲线上每一点的切线都跟这点的磁感应强度的方向一致．2．在磁体的两极附近，磁场较强，磁感线较密．二、几种常见的磁场1．直线电流的磁场(1)磁感线是围绕电流的一圈圈的外疏内密的同心圆．(2)判断方法：磁感线的方向可以用安培定制（右手螺旋定则）确定．(3)安培定则：右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流的方向一致，弯曲四指所指的方向就是磁感线环绕的方向．2．环形电流和通电螺线管的磁场环形电流安培定则的用法：让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向．三、安培分子电流假说1．内容：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 ．如图甲所示．2．对有关磁现象的解释(1)磁化：软铁棒未被磁化前，内部分子电流取向 杂乱无章 ，磁场相互抵消，对外界不显磁性，在外界磁铁的磁化下，内部各分子电流 取向一致 ，形成磁极．如图乙所示．(2)失磁：由于激烈的分子热运动或机械运动使分子电流取向变得 杂乱无章 的结果． 四、匀强磁场1．定义：磁感应强度的 大小 、 方向 处处相同的磁场． 2．磁感线特点：匀强磁场的磁感线是一些 间隔相同的平行 直线． 五、磁通量1．定义：设在磁感应强度为B 的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为S ，则B 与S 的乘积叫做穿过这个面积的 磁通量 ，简称磁通．用字母Φ表示磁通量． 2．定义式： Φ＝BS3．单位： 韦伯 ，简称韦 ，符号Wb ,1 Wb ＝1 T·m 2 ．比较项目磁感线电场线相 似 点意义形象地描述磁场方向和相对强弱而假想的线 形象地描述电场方向和相对强弱而假想的线方向线上各点的切线方向即该点的磁场方向，是磁针N 极受力方向 线上各点的切线方向即该点的电场方向，是正电荷受电场力的方向疏密 表示磁场强弱表示电场强弱特点在空间不相交、不中断 在空间不相交不中断不同点 是闭合曲线静电场中，电场线始于正电荷或无穷远处，止于负电荷或无穷远处，是不闭合的曲线一、安培力的方向1．安培力：磁场对 通电导线 的作用力． 2．方向——遵守左手定则二、几种常见的磁场的分布特点及安培定则 1．常见永磁体的磁场(如图)3．安培力的方向特点：F⊥B，F⊥I，即F垂直于__B和I 决定的平面．安培力大小的计算1．当B与I垂直时，F＝BIL．2．当B与I在同一直线上时，F＝0．电场力安培力研究对象点电荷电流元受力特点正电荷受力方向与电场方向相同，负电荷相反安培力方向与磁场方向和电流方向都垂直判断方法结合电场线方向和电荷正、负判断用左手定则判断一、洛伦兹力1．概念：运动电荷在磁场中受到的力．2．洛伦兹力的方向(1)左手定则：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，并使四指指向正电荷运动的方向，这时拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向．(2)负电荷受力方向与正电荷受力方向相反．3．洛伦兹力的大小一般公式：F＝qvB sinθ，其中θ是带电粒子的运动方向与磁场方向的夹角．①当θ＝90°时，即v的方向与B的方向垂直时，F＝qvB，洛伦兹力最大．②当θ＝0°，即v的方向与B的方向平行时，F＝0，洛伦兹力最小．．洛伦兹力的作用效果特点由于洛伦兹力总是垂直于电荷运动方向，因此洛伦兹力总是不做功．它只能改变运动电荷的速度(即动量)的方向，不能改变运动电荷的速度(或动能)的大小电场力洛伦兹力作用对象静止或运动的电荷运动的电荷力的大小F电＝qE，与v无关F洛＝qvB sinα，与v有关，当B与v平行时，F洛＝0力的方向平行于电场方向同时垂直于速度方向和磁场方向对运动电荷的作用效果改变速度大小、方向，对运动电荷做功(除非初、末状态位于同一等势面)只改变运动电荷的速度方向，对运动电荷不做功一、带电粒子在匀强磁场中的运动1．实验探究(1)不加磁场时，电子束的径迹是一条直线(1)洛伦兹力不改变带电粒子速度的大小，或者说洛伦兹力对带电粒子不做功．(2)沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子，在匀强磁场中做圆周运动．洛伦兹力方向总与速度方向垂直，正好起到了提供向心力的作用．一、速度选择器如图所示，粒子所受的电场力FE＝qE，所受的洛伦兹力FB＝qvB，则由匀速运动的条件FE＝FB可得，v＝E/B，即满足比值的粒子都沿直线通过，与粒子的正负无关．除此之外，还应注意以下两点：1．若v＞EB或v＜EB，粒子都将偏离直线运动．粒子若从右侧射入，则不可能匀速通过电磁场，这说明速度选择器不仅对粒子速度的大小有选择，而且对速度的方向也有选择．2．要想使F E与F B始终相反，应将v、B、E三者中任意两个量的方向同时改变，但不能同时改变三个或者任一个方向，否则将破坏速度选择功能．2．加速：带电粒子进入质谱仪的加速电场，由动能定理得：qU ＝12m v2．①二、质谱仪1．原理图：如图所示：3．偏转：带电粒子进入质谱仪的偏转磁场做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力：Bqv ＝mv2r．②4．半径与质量关系：由①②两式可以求出粒子的半径r、质量m、比荷qm等．其中由r＝1B2mU质量变化．1．构造图：如图所示．回旋加速器的核心部件是两个 D 型盒 ．2．周期：高频交流电的周期与带电粒子在D 形盒中的运动周期 相同．粒子每经过一次加速，其轨道半径就大一些，粒子绕圆周运动的周期 不变 ． 3．最大动能：由qvB ＝mv 2r 和E K ＝12mv 2得E K ＝q 2B 2r 22m ，当r ＝R 时，有最大动能E km ＝q 2B 2R 22m (R 为D 形盒的半径)，即粒子在回旋加速器中获得的最大动能与q 、m 、B 、R 有关，与加速电压无关．(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后，在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，周期T ＝2πmqB ，由此看出其周期与速率、半径均无关，带电粒子每次进入金属盒都运动相等的时间(半个周期)后平行电场方向进入电场，(2)电场的作用回旋加速器两个半圆形金属盒之间的缝隙区域存在周期性变化的并且垂直于两金属盒正对截面的匀强电场，带电粒子经过该区域时被加速． (3)交变电压的周期为保证带电粒子每次经过缝隙时都被加速，使之能量不断提高，需在缝隙两侧加上跟带电粒子在半圆形金属盒中运动周期相同的交变电压． 三、磁流体发电机如图是磁流体发电机，其原理是：等离子体喷入磁场B ，正、负离子在洛伦兹力作用下发生上下偏转而聚集到A 、B 板上，产生电势差．设板间距离为l ，当等离子体以速度v 匀速通过A 、B 板间时，A 、B 板上聚集的电荷最多，板间电势差最大，即为电源电动势．此时离子受力平衡：E 场q ＝Bqv ，即E 场＝Bv ，故电源电动势E ＝E 场l ＝Blv ．三、电磁流量计如图所示，一圆形导管直径为d ，用非磁性材料制成，其中可以导电的液体向左流动，导电流体中的自由电荷(正负离子)在洛伦兹力作用下横向偏转，a 、b 间出现电势差，当自由电荷所受电场力和洛伦兹力平衡时，a 、b 间的电势差就保持稳定，由Bqv ＝U d q ，可得v ＝U Bd ，流量Q ＝Sv ＝πd 24·U Bd ＝πdU4B．、霍尔效应如图所示，厚度为h ，宽度为d 的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B 的匀强磁场中．当电流按如图方向通过导体板时，在导体板的上侧面A 和下侧面A ′之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应．实验表明，当磁场不太强时，电势差U 、电流I 和B 的关系为U ＝k IBd，式中的比例系数k 称为霍尔系数．一、带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的分析1．带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径和周期 (1)带电粒子做匀速圆周运动的受力特征： F 洛＝F 向，即qvB ＝m v 2r ，所以轨迹半径r ＝mvqB ．(2)运动的周期：T ＝2πr v ＝2πmqB2．带电粒子在匀强磁场中做圆周(或部分圆周)运动的圆心、半径及时间的确定 (1)圆心的确定．带电粒子进入有界磁场后，其轨迹是一段圆弧，确定圆弧的圆心是解决问题的关键．在解决实际问题中，确定圆心的位置通常有如下两种方法：①已知带电粒子的入射方向和出射方向时，通过入射点和出射点作入射方向和出射方向的垂线，两条垂线的交点即粒子轨迹的圆心，如左下图所示．②已知入射方向和出射点的位置，可以通过入射点作入射方向的垂线，再做入射点和出射点连线的中垂线，两条垂线的交点就是粒子运动轨迹的圆心．如右上图所示． (2)运动半径的确定．做入射点、出射点对应的半径(或圆周上的其他点)，并作适当的辅助线建立直角三角形，利用直角三角形的边角关系结合r ＝mvqB 求解．(3)运动时间的确定．粒子在磁场中运动一周的时间为周期T ＝2πm /qB ，当粒子在有界磁场中运动的圆弧对的圆心角为α时，粒子在有界磁场中运动时间为t＝α360°T或t＝α2π公式t＝α360°T中的α以“度”为单位，公式t＝α2πT中的α以“弧度”为单位，两式中的T为粒子在无界磁场中运动的周期．由以上两式可知，带电粒子在有界磁场中运动的时间随转过的圆心角的增大而增大，与轨迹的长度无关．如图所示，带电粒子射出磁场的速度方向与射入磁场的速度方向间的夹角φ叫做粒子的偏向角．偏向角φ等于入射点与出射点间的圆弧所对应的圆心角α，即φ＝α，如图所示．同时，入射点与出射点间的圆弧对应的圆心角α等于入射点与出射点间的弦与入射速度方向间夹角θ的2倍，即2θ＝α．3．有界磁场的径迹问题．(1)磁场边界的类型如图所示．(2)与磁场边界的关系．①刚好穿出磁场边界的条件是带电粒子在磁场中运动的轨迹与边界相切．②当速度v一定时，弧长(或弦长)越长，圆周角越大，则带电粒子在有界磁场中运动的时间越长．③当速率v变化时，圆周角越大的，运动的时间越长．(3)有界磁场中运动的对称性．①从某一直线边界射入的粒子，从同一边界射出时，速度与边界的夹角相等；②在圆形磁场区域内，沿径向射入的粒子，必沿径向射出．垂直电场线进入匀强电场(不计重力)垂直磁感线进入匀强磁场(不计重力)受力情况恒力F＝Eq；大小、方向不变洛伦兹力F＝Bqv；大小不变，方向随v的改变而改变运动类型类平抛运动匀速圆周运动或其一部分运动轨迹抛物线圆或圆的一部分垂直电场线进入匀强电场(不计重力)垂直磁感线进入匀强磁场(不计重力)轨迹图象求解方法处理横向偏移y 和偏转角φ要通过类平抛运动的规律求解 横向偏移y 和偏转角φ要结合圆的几何关系通过圆周运动的讨论求解 决电磁场问题把握三点：(1)明确电磁场偏转知识及磁场中做圆周运动的对称性知识； (2)画轨迹示意图，明确运动性质； (3)注意两个场中运动的联系．例一、在平面直角坐标xOy 中，第Ⅰ象限存在沿y 轴负方向的匀强电场，第Ⅳ象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B ．一质量为m 、电荷量为q 的带正电的粒子从y 轴正半轴上的M 点以速度v 0垂直于y 轴射入电场，经x 轴上的N 点与x 轴正方向成θ＝60°角射入磁场，最后从y 轴负半轴上的P 点垂直于y 轴射出磁场，如图所示．不计粒子重力，求(1)M 、N 两点间的电势差UMN ；(2)粒子在磁场中运动的轨道半径r ； (3)粒子从M 点运动到P 点的总时间t ．如图1所示，套在很长的绝缘直棒上带电的小球，其质量为m 、带电荷量为Q ，小球可在棒上滑动，现将此棒竖直放在匀强电场和匀强磁场中，电场强度是E ，磁感应强度是B ，小球与棒的动摩擦因数为μ，求小球由静止沿棒下滑的最大加速度和最大速度．【答案】(1)3m v 22q(2)2m v 0qB(3)(33＋2π)m3qB答案：a max ＝g v max ＝mg ＋μQEμQB。
地磁磁场的基本特征及应用地球磁场：地球周围存在的磁场，包括磁层顶以下的固体地球内部和外部所有场源产生的磁场。
地球磁场不是孤立的，它受到外界扰动的影响，宇宙飞船就已经探测到太阳风的存在。
因为太阳风是一种等离子体，所以它也有磁场，太阳风磁场对地球磁场施加作用，好像要把地球磁场从地球上吹走似的。
尽管这样，地球磁场仍有效地阻止了太阳风长驱直入。
在地球磁场的反抗下，太阳风绕过地球磁场，继续向前运动，于是形成了一个被太阳风包围的、彗星状的地球磁场区域，这就是磁层。
地球磁层位于距大气层顶600～1000公里高处，磁层的外边界叫磁层顶，离地面5～7万公里。
在太阳风的压缩下，地球磁力线向背着太阳一面的空间延伸得很远，形成一条长长的尾巴，称为磁尾。
在磁赤道附近，有一个特殊的界面，在界面两边，磁力线突然改变方向，此界面称为中性片。
中性片上的磁场强度微乎其微，厚度大约有1000公里。
中性片将磁尾部分成两部分：北面的磁力线向着地球，南面的磁力线离开地球。
地磁学：是研究地磁场的时间变化、空间分布、起源及其规律的学科。
固体地球物理学的一个分支。
时间范围：已可追溯到太古代（约35亿年前）——现代空间范围：从地核至磁层边界（磁层顶），磁层离地心最近的距离： 8～ 13个地球半径组成和变化规律及应用：磁偶极子：带等量异号磁量的两个磁荷，如果观测点距离远大于它们之间的距离，那么这两个磁荷组成的系统称为磁偶极子。
地磁场的构成地球磁场近似于一个置于地心的同轴偶极子的磁场。
这是地球磁场的基本特征。
这个偶极子的磁轴和地轴斜交一个角度，。
如图1.1所示，N、S分别表示地磁北极和地磁南极。
按磁性来说，地磁两极和磁针两极正好相反。
同时，磁极的位置并不是固定的，每年会移动数英里，两个磁极的移动彼此之间是独立的，关于地磁极的概念有两种不同的思路和结果：理论的和实测的。
理论的地磁极是从地球基本磁场中的偶极子磁场出发的。
实测的地磁极是从全球地磁图（等偏角地磁图和等倾角地磁图）上找出的磁倾角为90°的两个小区域，这两个地点不在地球同一直径的两端，大约偏离2500千米。
磁方位角和坐标方位角的关系磁方位角和坐标方位角是两个重要的方位概念，在地理和天文学中都有广泛的应用。
磁方位角是指地球表面上某一点处磁场方向与正北方向之间的角度，通常用磁北为基准，顺时针方向为正方向。
坐标方位角则是指天球表面上某一天体的位置与天球北极之间的角度，通常用赤道平面作为基准，逆时针方向为正方向。
两者之间存在着明显的关系，下面将对这个关系进行详细的介绍。
磁方位角是指地球表面上某一点处磁场方向与正北方向之间的夹角。
地球上的磁场是由地球内部的液态外核产生的，它的方向不完全与地轴方向一致，因此磁北不在地理北极上。
在不同的地点，磁场方向也会有所不同。
磁方位角的测量通常采用磁罗盘或磁角计等工具，以磁北为基准，顺时针方向为正方向，其度量单位为度。
磁方位角的计算需要考虑地球磁场的复杂性、地磁场变化的时间尺度和磁偏角等因素。
坐标方位角是指天球表面上某一天体的位置与天球北极之间的角度，以赤道平面作为基准，逆时针方向为正方向。
具体来说，假设一个观测者站在地球上的某一点观测天体，该天体的位置可以用它的赤经和赤纬来描述。
赤经是指天体在赤道上的投影，以角度为单位度量，从春分点或其他一些基准点开始沿赤道向东递增；赤纬是指天体与赤道面的夹角，以角度为单位度量，对于北赤极为正，对于南赤极为负。
这样，观测者和天体之间的连线与天球上的一个大圆弧所夹的角度就是坐标方位角（或简称方位角），以角度为单位度量，其度量单位为度。
虽然磁方位角和坐标方位角是两个不同的方位概念，但它们之间存在着明显的关系。
这个关系的本质是地球的磁场和地球的自转运动之间的耦合效应。
具体来说，磁北和地理北极之间的夹角称为磁偏角，它的大小和方向在不同的地点和不同的时间都有所不同。
在观测天体时，由于观测者所处的位置会影响观测结果，因此需要将赤经和赤纬转换为与观测者相对的方向。
这个转换过程需要考虑观测者和天体之间的夹角，也就是赤纬，以及观测者的位置和方向，也就是地理纬度和方位角。
