第十一章、磁 场
一、磁场:
1、基本性质:对放入其中的磁极、电流有力的作用。
磁极间、电流间的作用通过磁场产生,磁场是客观存在的一种特殊形态的物质。 2、方向:放入其中小磁针N极的受力方向(静止时N极的指向) 放入其中小磁针S极的受力的反方向(静止时S极的反指向) 3、磁感线:形象描述磁场强弱和方向的假想的曲线。 磁体外部:N极到S极;磁体内部:S极到N极。
磁感线上某点的切线方向为该点的磁场方向;磁感线的疏密表示磁场的强弱。 4、安培定则:(右手四指为环绕方向,大拇指为单独走向) 导体的种类 图示 通电直导线 各簇围绕环形导线的矩形、环形电流 闭合曲线,中心轴上,磁感垂直环形平面。 以导线为中心的各簇磁场形状 判断方法 右手握住导线,大拇指指向与电流方向一互相平行的同心圆。 致,四指绕向为磁感线的方向。 右手绕向与环形电流方向一致,大拇指方向为环形电流内部的磁场方向。 右手握住螺线管,四指绕向与电流绕向一致,大拇指指向为磁场的N极。 外部类似于条形磁体通电螺线管 的磁场,内部为匀强磁场。 二、安培力:
1、定义:磁场对电流的作用力。
2、计算公式:F=ILBsinθ=I⊥LB 式中:θ是I与B的夹角。
电流与磁场平行时,电流在磁场中不受安培力;电流与磁场垂直时,电流在磁场中受安培力最大:F=ILB 0≤F≤ILB
3、安培力的方向:左手定则——左手掌放入磁场中,磁感线穿过掌心,四指指向电流方向,大拇指指向为通电导线所受安培力的方向。
三、磁感应强度B:
1、定义:放入磁场中的电流元与磁场垂直时,所受安培力F跟电流元IL的比值。
F2、公式: 磁感应强度B是磁场的一种特性,与F、I、L等无关。 B?IL
注:匀强磁场中,B与I垂直时,L为导线的长度; 非匀强磁场中,B与I垂直时,L为短导线长度。 3、国际单位:特斯拉(T)。
4、磁感应强度B是矢量,方向即磁场方向。 磁感线方向为B方向,疏密表示B的强弱。
5、匀强磁场:磁感应强度B的大小和方向处处相同的磁场。磁感线是分布均匀的平行直线。例:靠近的两个异名磁极之间的部分磁场;通电螺线管内的磁场。 相同点 不同点 引入 定义 单位 电场强度E 磁感应强度B 都是客观存在的描述场的特殊物理量,都是矢量,叠加时遵循“平行四边形”法则。 电场强度E 用试探电荷q E=F/q,E与F、q无关 N/C或V/m 电场线 磁感应强度B 用试探电流元IL B=F/IL,B与F、I、L无关。 T 磁感线 形象描述 两线切线方向为场方向,疏密表示场的强弱。 不封闭曲线,从“+Q”指向“—Q” 电场力F=qE 由电荷作用判断方向 E一定 两线均为分布均匀的平行直线 封闭曲线,外部从N指向S,内部从S指向N 安培力F=I⊥LB 左手定则判断方向 B一定 场力F 匀强场 四、电流表(辐向式磁场)
线圈所受力矩:M=NBIS∥=kθ
五、磁场对运动电荷的作用:
1、洛伦兹力:运动电荷在磁场中所受的力。
2、方向:用左手定则判断——磁感线穿过掌心,四指所指为正电荷运动方向(负电荷运动的反方向),大拇指所指方向为洛伦兹力方向。 3、大小:F=qv⊥B
4、洛伦兹力始终与电荷运动方向垂直,只改变电荷的运动方向,不对电荷做功。
mv5、电荷垂直进入磁场时,运动轨迹是一个圆。 r?qB 轨道半径只与粒子的m、v、q有关。
轨道周期只与粒子的m、q有关,而与粒子的r、v等无关。 质谱仪: 不同
mvr??qBm2qUm?dqB2T?2?mqBB2qd2的谱线半径可知粒m?8U子的质量:
六、加速器:
vn?1、直线加速器:
2q(U1?U2?????Un)m
2、回旋加速器:
T?2?m?T交变qB七、安培分子电流假说:磁体内部有环形分子电流,分子电流取向大致相同时,形成磁体。
第十二章、电磁感应
一、磁通量:
1、定义:磁感应强度B与磁场垂直面积S的的乘积。表示穿过某一面积的磁感应线的条数。只要穿过面积的磁感应线条数一定,磁通量就一定,与面积是否倾斜、线圈量的匝数等因素无关。
2、公式:Φ=BS (S是垂直B的面积,或B是垂直S的分量) 3、国际单位:韦伯(韦) Wb
4、磁感应强度又称磁通密度: B??S1T?1WbN?12(A?m)m1Wb?1T?m2?1NJV?Cm2?1?1?1V?sA?mAA二、电磁感应:
1、定义:只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,闭合电路中就有感应电流产生。其实质就是其它形式的能转化成电能。
2、电磁感应时一定有感应电动势,电路闭合时才有感应电流。产生感应电动势的那部分电路相当于电源的内电路,感应电流从低电势端流向高电势端(相当于“—”流向“+”);外部电路感应电流从高电势端流向低电势端(相当于“+”流向“—”)。
3、电磁感应定律:电路中的感应电动势的大小, 跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。 公式:
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