高中物理磁場知識點總結(jié)

1、磁場復(fù)習(xí)一、磁場及其描述磁現(xiàn)象：1.磁性：物體具有吸引鐵、鉆、饃等物質(zhì)的性質(zhì)叫做磁性。2 .磁極：磁體的各部分磁性強(qiáng)弱不同，磁性最強(qiáng)的區(qū)域叫磁極。任何磁體都有兩個磁極，無論怎么分害U,磁極總是成對出現(xiàn)，不存在磁單極。3 .磁極間的相互作用：同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引。4 .磁化：使原來沒有磁性的物體獲得磁性的過程叫做磁化。電流的磁效應(yīng)(電生磁)：通電導(dǎo)體的周圍有磁場，它能使放在導(dǎo)體周圍的小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，且磁場的方向跟電流的方向有關(guān)，這種現(xiàn)象叫做電流的磁效應(yīng)。奧思特實驗：導(dǎo)線通電后，其下方與導(dǎo)線平行的小磁針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)。(2奧思特實驗的意義：第一個揭示了電與磁之間是有聯(lián)系的。磁場(1)磁場

2、：磁體、電流和運動電荷周圍存在的一種物質(zhì),磁場的基本性質(zhì)：對放入其中的磁體有力的作用。磁體對磁體的作用，磁鐵對通電導(dǎo)線的作用以及電流和電流之間的相互作用都是通過磁場來實現(xiàn)的，所有磁現(xiàn)象都起源于電荷運也(2)磁場的方向：規(guī)定在磁場中任一點小磁針北極受力的方向,亦即小磁針靜止時的北極所指的方向；磁場方向也和磁感應(yīng)強(qiáng)度方向、磁感線在該處的切線方向一致。磁感線(1)磁感線：為了形象的研究磁場而引入的一束假想曲線，并不客觀存在，但有實驗基礎(chǔ)。(2)磁感線特點：磁感線的疏密程度能定性的反映磁場的強(qiáng)弱分布。磁感線上任一點的切線方向反映該點的磁場方向。磁感線是不相交的閉合曲線。磁鐵外部的磁感線，都從磁鐵N極出

3、來，進(jìn)入S極，在內(nèi)部，由S極到N極，磁感線是閉合曲線；磁感線不相交.幾種常見的磁場的磁感線直線電流的磁場：同心圓、非勻強(qiáng)、距導(dǎo)線越遠(yuǎn)處磁場越弱.通電螺線管的磁場：兩端分別是N極和S極，管內(nèi)可看作勻強(qiáng)磁場，管外是非勻強(qiáng)磁場環(huán)形電流的磁場：兩側(cè)是N極和S極，離圓環(huán)中心越遠(yuǎn)，磁場越弱.勻強(qiáng)磁場：磁感應(yīng)強(qiáng)度大小處處相等、方向處處相同.勻強(qiáng)磁場中的磁感線是分布均勻、方向相同的平行直線(1)條形磁鐵磁感線：見圖8-1-1,外部從n極出發(fā)，進(jìn)入S極;中間位置與磁感線切線與條形磁鐵平行。蹄形磁鐵磁感線：見圖8-1-2,外部從N極出發(fā)，進(jìn)入S極。(2)直線電流的磁感線：見圖8-1-3,磁感線是一簇以導(dǎo)線為軸心的

4、同心圓，其方向由安培定則來判定，右手握住通電導(dǎo)線，伸直的大拇指指向電流的方向,彎曲的四指所指的方向就是磁感線互向，離通電導(dǎo)線越遠(yuǎn)的地方，磁場越弱。(3)通電螺旋管的磁感線：見圖8-1-4,與條形磁鐵相似，有MS極，方向可由安培定則判定，即用右手握住螺旋管，讓彎曲的四指指電流的方向，伸直的大拇指的方向就是螺旋管的N極(即螺旋管的中心軸線的磁感線方向)。(4)環(huán)形電流的磁感線：可以視為單匝螺旋管，判定方法與螺旋管相同；也可以視為通電直導(dǎo)線的情況。(5)地磁場的磁感線：地磁場的N極在地球南極附近，S極在地球北極附近，磁感線分布如圖8-1-6所示。(6)勻強(qiáng)磁場的磁感線：磁感應(yīng)強(qiáng)度大小和方向處處相同的

5、磁場，勻3.磁感應(yīng)強(qiáng)度:FIL強(qiáng)磁場的磁感線是分布均名M方向相同的平行線。如圖8-1-7所示。(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度是用來表示磁場強(qiáng)弱和方向的物理量，反映磁場的特有性質(zhì)，是某一磁場的固有屬性。在磁場中垂直于磁場方向的通電導(dǎo)線，受到的磁場力F跟電流I和導(dǎo)線長度L的乘積IL的比值，叫做通電導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度，用符號B表示，即B互，磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位為特斯拉。國際符號T。1T=1N/(A-m).IL(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度B是矢量。磁場中某點的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向是該點的磁場方向，即通過該點的磁感線的切線方向；磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小由磁場本身決定,與放入磁場中的電流無關(guān)。理解：磁場中某位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小及方向是客觀存在

6、的，與放入的電流強(qiáng)度I的大小、導(dǎo)線的長短L的大小無關(guān)，與電流受到的力也無關(guān)，即使不放入載流導(dǎo)體，它的磁感應(yīng)強(qiáng)度也照樣存在，因此不能說B與F成正比，或B與IL成反比.注意：磁場方向、磁感應(yīng)強(qiáng)度方向、小磁針靜止時北極指向以及磁感線切線方向的關(guān)系：它們的方向是一致的,只要知道其中一個方向，就等于知道了其它三個方向，只是前兩個方向比較抽象，后兩個方向比較形象直觀。也就是說，這四種表述其實就是指磁場方向。(3)磁感應(yīng)強(qiáng)度B是矢量，遵守矢量分解合成的平行四邊形定則，注意磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是該處的磁場方向，并不是在該處的電流的受力方向.4.地磁場：地球的磁場與條形磁體的磁場相似，其主要特點有三個：(1)地磁

7、場的N極在地球南極附近，S極在地球北極附近.(2)地磁場B的水平分量(Bx)總是從地球南極指向北極，而豎直分量(By)則南北相反，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，距離地球表面相等的各點，磁感強(qiáng)度相等，且方向水平向北【例】以下說法正確的是：(D)A.由BF可知，磁感應(yīng)強(qiáng)度B與一小段通電直導(dǎo)線受到的磁場力F成正比ILB. 一小段通電直導(dǎo)線受到的磁場力的方向就是磁場的方向C. 一小段通電直導(dǎo)線在某處不受磁場力，該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零D.磁感應(yīng)強(qiáng)度為零處，一小段通電直導(dǎo)線在該處一定不受磁場力拓展如圖8-1-10所示是磁場中某區(qū)域的磁感線的分布情況，則下列判斷正確的是A.

8、 a、b兩處的磁感強(qiáng)度大小不等，已>BbB. a、b兩處的磁感強(qiáng)度大小不等，B<8C.同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在b處受力大。D.同一通電導(dǎo)線放在b處受力一定比放在a處受力大。、磁場對電流的作用1.安培力一一磁場對電流的作用力(1)安培力的大小當(dāng)B與I成0角時，則F=BILsine。所當(dāng)RI、L兩兩相互垂直時，F(xiàn)=BIL;當(dāng)B與I平行時F=0;注意：適用于任何磁場；但只有勻強(qiáng)磁場才能直接相乘L應(yīng)為有效長度，即圖中兩端點連線的長度(如圖8-2-1示)，相應(yīng)的電流方向沿L由始端流向末端。因為任意形狀的閉合線圈，其有效長度為零，所以通電以后在勻強(qiáng)磁場中，受到的安培力的矢量和為零。(

9、2)安培力的方向用左手定則判定：伸開左手，使拇指與其余四指垂直，并且都跟手掌在一個平面內(nèi)，把手放入磁場中，讓磁感線垂直穿過手心，并使四指指向電流左向，那么，大拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中所受的安培力的方向，安培力的方向與B和I所決定的平面垂直。(3)安培力做功與路徑有關(guān)，繞閉合回路一周，安培力做的功可以為正，可以為負(fù)，也可以為零，而不像重力和電場力那樣做功總為零.重點：安培力作用下物體運動方向判斷的方法：1 .電流元分析法：把整段電流等分為很多段直線電流元，先用左手定則判斷出小段電流元受到的安培力的方向，再判斷整段電流所受的安培力的合力方向，從而確定導(dǎo)體的運動方向。2 .特殊位置分析法：

10、把電流或磁鐵轉(zhuǎn)到一個便于分析的特殊位置后再判斷安培力的方向，從而確定運動方向。3 .等效分析法：環(huán)形電流和通電螺旋管都可以等效成條形磁鐵；條形磁鐵也可以等效成環(huán)形電流或通電螺旋管；螺旋管也可以等效成多匝環(huán)形電流來分析。4 .推論分析法：兩電流相互平行時無轉(zhuǎn)動趨勢，同向電流相互吸引，異向電流相互排斥；兩電流不平行時，有轉(zhuǎn)到相互平行且方向相同的趨勢。5.轉(zhuǎn)換研究對象法：定性分析磁體在電流磁場作用下如何運動或運動趨勢問題，可先分析電流在磁體磁場中所受安培力，然后用牛頓第三定律，確定磁體所受的電流磁場的作用力，從而確定磁體所受合力及運動方向?！纠?】一個可以自由移動的線圈Li和一個固定的先圈上L2相互

11、絕緣垂直放置。且兩個線圈的中心重合，當(dāng)兩個線圈通以如圖8-5-1所示的電流時，從左往右看，線圈Li將（B）A.不動B.順時針轉(zhuǎn)動C.逆時針轉(zhuǎn)動D.向紙面內(nèi)平動【解析】方法一：利用結(jié)論法：環(huán)形電流Li、L2之間不平行，則必發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，直到兩平行電流通向平行為止，據(jù)此可得Li的轉(zhuǎn)動方向應(yīng)是：從左向右看，線圈Li順時針轉(zhuǎn)動。方法二：等效分析法：把線圈Li等效為小磁針，小磁針剛好處于線圈匕的中心，小磁針最后靜止時，其N極必指向電流I2的磁場方向，由安培定則可知12產(chǎn)生的磁場方向在其中心豎直向上，而Li等效成小磁針以后，轉(zhuǎn)動前N極指向紙內(nèi)，因此應(yīng)有紙內(nèi)轉(zhuǎn)為向上，所以從左往右看，線圈Li順時針轉(zhuǎn)動。方法

12、三：直線電流元分析法：把線圈Li沿轉(zhuǎn)動軸分為上下兩部分，每一部分又可以看成無數(shù)直線電流元，電流元處在L2產(chǎn)生的磁場中，據(jù)安培定則可知各電流元所在處磁場方向向上，由左手定則可得，上部電流元所受安培力均指向紙外，下部電流元均指向紙內(nèi)，因此從左向右看，線圈Li順時針轉(zhuǎn)動?！军c撥】此類題的求解不止一種方法，應(yīng)采用最方便最直觀的方法為好。本質(zhì)上是受力問題，怎么運動就是要分析什么方向的受力，首先分析好L2的磁場，再根據(jù)左手定則判斷線圈Li所受的安培力。例2：如圖8-2-4所示，用細(xì)橡皮筋懸吊一輕質(zhì)線圈，置于一固定直導(dǎo)線上方，兩者在同一豎直平面內(nèi)，線圈可以自由運動。當(dāng)給兩者通以圖示電流時，線圈將（）A.靠近

13、直導(dǎo)線，兩者仍在同一豎直平面內(nèi)B,遠(yuǎn)離直導(dǎo)線，兩者仍在同一豎直平面內(nèi)C.靠近直導(dǎo)線，同時旋轉(zhuǎn)90°角D.遠(yuǎn)離直導(dǎo)線，同時旋轉(zhuǎn)90°角【解析】考慮到直線電流的磁場與距離有關(guān)，即遠(yuǎn)離導(dǎo)線處的磁場較弱。把圓環(huán)電流分成若干小段直線電流（電流元法），各段所受的安培力均有水平分力和豎直分力，由對稱性可知各力水平方向的分量相互抵消，而豎直方向的分量由于靠近電流Ii處的磁場強(qiáng)，故合作用力為豎直向下，所以線圈將靠近直導(dǎo)線，且兩者仍在同一豎直平面內(nèi)，正確答案為A例3在同一平面內(nèi)有兩根平行的通電導(dǎo)線a與b（圖1）,關(guān)于它們相互作用力方向的判斷.正確的是ADA.通以同向電流時，互相吸引B.通以同向

14、電流時，互相排斥C.通以反向電流時，互相吸引D.通以反向電流時，互相排斥分析設(shè)兩導(dǎo)線中都通以向上的同向電流.根據(jù)安培定則，導(dǎo)線a中的電流產(chǎn)生的磁場，在其右側(cè)都垂直紙面向內(nèi).這個磁場對通電導(dǎo)線b的作用力Fab的方向，由左手定則可判知，在紙面內(nèi)向左.a導(dǎo)線的右邊垂直紙面向內(nèi)同理，導(dǎo)線b中的電流產(chǎn)生的磁場在其左側(cè)都垂直紙面向外，它對導(dǎo)線a的作用力Fba的方向在紙面內(nèi)向右.結(jié)果，兩導(dǎo)線互相吸引（圖2）.若其中b導(dǎo)線的電流反向（即兩導(dǎo)線中通以反向電流），則的磁場對b導(dǎo)線的作用力F'ab的方向在紙面內(nèi)向右；同理b導(dǎo)線的左邊垂直紙面向內(nèi)的磁場對a導(dǎo)線的作用力F'ba的方向在紙面內(nèi)向左.結(jié)果，

15、兩導(dǎo)線互相排斥.（圖3）說明由上述分析可知，電流間的相互作用是通過磁場實現(xiàn)的.即（磁場）二、帶電粒子在磁場中的運動1.洛倫茲力：運動電荷在磁場中受到的磁場力叫洛倫茲力。注意：通電導(dǎo)線在磁場中受到的安培力是在導(dǎo)線中定向移動的電荷受到的洛倫茲力的合力的表現(xiàn)。（1）大?。寒?dāng)v/B時，F(xiàn)=0;當(dāng)v，B時，F(xiàn)=qvB。（2）方向：用左手定則判定，其中四指指向正電荷運動方向（或負(fù)電荷運動的反方向），拇指所指的方向是正電荷受力的方向。洛倫茲力垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度與速度決定的平面。因為洛倫茲力始終垂直于v的方向，所以洛倫茲力一定不做功.（3）洛倫茲力與安培力的關(guān)系：洛倫茲力是安培力的微觀實質(zhì)（微觀解釋），安培力是

16、洛倫茲力的宏觀表現(xiàn).所以洛倫茲力的方向與安培力的方向一樣也由左手定則判定2.帶電粒子在磁場中的運動（不計粒子的重力）（1）若v/B,帶電粒子做平行于磁感線的勻速直線運動。（2）若v，B,帶電粒子在垂直于磁場方向的平面內(nèi)以入射速度v做勻速圓周運動。洛倫茲力提供帶電粒子做圓2周運動所需的向心力，由牛頓第二定律qvBmL,得帶電粒子運動的軌道半徑RW運動的周期RqB為：T2_R角速度：12_9B。(重點公式，務(wù)必記??！)vqBRTm3.洛倫茲力與電場力的對比(1)受力特點：帶電粒子在勻強(qiáng)電場中，無論帶電粒子靜止還是運動，均受到電場力作用，且F=qE帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中，只有與磁場方向垂直的方向上有速

17、度分量，才受洛倫茲力，且F=qvR,當(dāng)粒子靜止或平行于磁場方向運動時，不受洛倫茲力作用。(2)運動特點：帶電粒子在勻強(qiáng)電場中，僅受電場力作用時，一定做勻變速運動，軌跡可以是直線，也可以是曲線。帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中，可以不受洛倫茲力，因此可以處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運動狀態(tài)。當(dāng)帶電粒子垂直于磁場方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場中，帶電粒子做勻速圓周運動。(3)做功特點：帶電粒子在勻強(qiáng)電場中運動時，電場力一般對電荷做功W=qy但帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中運動時，洛倫茲力對運動電荷不做功。本章涉及的主要知識內(nèi)容包括：1、四個基本概念：磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁感線、安培力、洛倫茲力；2、兩個基本定律：安培定則(右手定則)、左手定則；3

18、、兩類運動規(guī)律，通電導(dǎo)體受安培力的運動規(guī)律、帶電粒子受洛倫茲力的運動規(guī)律。解決本章的問題仍然遵從以往所學(xué)的規(guī)律，只是在力的種類中增加了安培力和洛倫茲力，所以掌握好這兩個力的特點，運用以往所學(xué)的規(guī)律是解決本章有關(guān)問題的前提和關(guān)鍵。定義磁場概念基本特性：對放入的磁極或電流有力的作用方向：小磁針N極直向(安培定則)描述：磁感應(yīng)強(qiáng)度；磁感線本章框架磁場對電流的作用:大?。篎=BIL安培力jI方向：左手定則科學(xué)技術(shù)中的應(yīng)用1通電導(dǎo)線在磁場中的力學(xué)問題速度選擇器；質(zhì)譜儀；磁流體發(fā)電機(jī);電磁流量計；回旋加速器6幾個重點歸納:一、確定帶電粒子的帶電性質(zhì)和在磁場中的運動軌跡。確定帶電粒子在磁場中運動的軌跡和電性，關(guān)鍵在于確定磁場的方向或粒子運動的軌跡偏轉(zhuǎn)方向，同時要注意帶電粒子的電性，然后根據(jù)左手定則判定。判定時要注意軌跡的曲率半徑的變化，以確定其運動方向?！纠?】如圖8-3-1所示，在陰極射線管的正下方平行放置一根通有強(qiáng)直流電流的長直導(dǎo)線，且電流的方向水平向右，則陰極射線將會（）A.向上偏轉(zhuǎn)B.向下偏轉(zhuǎn)C.向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn)D.向紙外偏轉(zhuǎn)【解析】研究對象為電子，帶負(fù)電，一般不計重力，所以偏轉(zhuǎn)方向只與洛倫茲力的方向有關(guān)，根據(jù)左手定則（注意帶負(fù)電）判斷，所受的洛倫茲力方向向上。所以A選項正確?！军c撥】首先分析陰極射線管所在位置的磁場方向，注意運動電荷為負(fù)電荷時所受洛侖茲力的判斷。拓展練習(xí)：一