第三章磁場(chǎng)

電流的磁效應(yīng)奧斯特實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線應(yīng)沿南北方向水平放置通電導(dǎo)線周?chē)嬖诖艌?chǎng),即電流可以產(chǎn)生磁場(chǎng)注意事項(xiàng)：實(shí)驗(yàn)結(jié)論:幾種常見(jiàn)磁場(chǎng)磁感線分布1、假想的。

2、每一點(diǎn)的切線方向即為該點(diǎn)的磁場(chǎng)的方向。（小磁針N極受力的方向）

3、閉合曲線。

4、疏密表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。

5、不能相交或相切。

磁感線的特點(diǎn)安培定則1：用右手握住導(dǎo)線，讓伸直的大拇指所指的方向跟電流的方向一致，彎曲的四指所指的方向就是磁感線的環(huán)繞方向。直線電流的磁場(chǎng)的磁感線I側(cè)視圖俯視圖直線電流的磁場(chǎng)的磁感線的平面圖環(huán)形電流周?chē)鸥芯€安培定則2：讓右手彎曲的四指和環(huán)形電流的方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是環(huán)形導(dǎo)線軸線上磁感線的方向。通電螺旋管周?chē)鸥芯€等效安培定則3：用右手握住螺旋管，讓彎曲的四指所指的方向跟電流方向一致，大拇指所指的方向就是螺旋管內(nèi)部磁感線的方向。（大拇指指向螺旋管N極）判斷南極附近、北極附近、赤道、南半球、北半球磁場(chǎng)方向地球磁場(chǎng)判斷南極附近、北極附近、赤道、南半球、北半球磁場(chǎng)方向地球磁場(chǎng)1、定義：在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一個(gè)與磁場(chǎng)方向垂直的平面，面積為S，我們把B

與S

的乘積叫做穿過(guò)這個(gè)面的磁通量.2、在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，公式為

Φ=BS⊥

S⊥表示某一面積在垂直于磁場(chǎng)方向上的投影面3、物理意義：磁通量磁通量Φ表示穿過(guò)某一面積的磁感線的條數(shù)。磁感應(yīng)強(qiáng)度B，磁感線與某平面夾角a，求通過(guò)此面積S的磁通量。aB4、單位：在SI制中是韋伯，簡(jiǎn)稱(chēng)韋，符號(hào)Wb5、磁通量有正負(fù)，先規(guī)定面的正面，從正面穿入的磁通量為正，反之為負(fù)，若既有穿入又有穿出則應(yīng)正負(fù)抵消，即求該面積各磁通量的代數(shù)和。6、磁通量的變化量：通常指大小。磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的定義：電流與磁場(chǎng)垂直

實(shí)驗(yàn)得：F∝IL定義：我們把電流垂直磁場(chǎng)情況下的安培力與電流元的比值定義為磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。磁感應(yīng)強(qiáng)度正比于F安？同時(shí)有F=ILB1、定義：在磁場(chǎng)中垂直于磁場(chǎng)方向的通電導(dǎo)線，所受的安培力F跟電流元IL的比值叫磁感應(yīng)強(qiáng)度。2、定義式：3、單位：特斯拉，簡(jiǎn)稱(chēng)特，符號(hào)T常見(jiàn)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度地面附近的地磁場(chǎng)3×10-3T到4×10-3T永磁體磁極附近的磁場(chǎng)10-3T電機(jī)、變壓器鐵芯中0.8T到1.4T超導(dǎo)體材料強(qiáng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)1000T安培力的方向左手定則：伸開(kāi)左手，使拇指與四指在同一平面內(nèi)并跟四指垂直，讓磁感線垂直穿入手心，四指指向電流的向，這時(shí)拇指所指的就是通電導(dǎo)體所受安培力的向。畫(huà)出圖中通電導(dǎo)線棒所受安培力的方向。磁電式電表平行電流間的相互作用力同向相吸，異向相斥例：兩個(gè)互相垂直的可繞o點(diǎn)自由轉(zhuǎn)動(dòng)的導(dǎo)線分別通有向右和向上的電流，從初始狀態(tài)釋放，兩導(dǎo)線分別如何運(yùn)動(dòng)？OI1I2轉(zhuǎn)到同向，邊轉(zhuǎn)邊吸洛倫茲力和安培力什么關(guān)系？IF安.....................－vf－vf－vf－vf－vf－vf安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)洛倫茲力是安培力的微觀本質(zhì)如何判斷洛倫茲力的方向？vvff洛倫茲力始終垂直速度，方向用左手定則判斷，找等效電流方向洛倫茲力的方向?vvBvfff洛垂直紙面向外試判斷下圖中粒子所受的洛倫茲力的方向

－－－左手定則補(bǔ)全圖中的項(xiàng)目。vffvv洛倫茲力方向垂直紙面向里判斷f洛的方向根據(jù)安培力推導(dǎo)洛倫茲力大小IF安.....................－vf－vf－vf－vf－vf－vf磁場(chǎng)和運(yùn)動(dòng)方向垂直2.磁場(chǎng)和運(yùn)動(dòng)方向平行v0

v0

平行磁場(chǎng)方向時(shí)，f洛=0V3.磁場(chǎng)和速度斜交B1B2帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)情況1.v0=02.v0與B平行3.v0與B垂直4.v0與B斜交靜止勻速直線運(yùn)動(dòng)勻速圓周運(yùn)動(dòng)勻速率螺旋運(yùn)動(dòng)

v0⊥B時(shí)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)f洛做功特點(diǎn)粒子受力特點(diǎn)（方向，大?。┌霃街芷谝唬畮щ娏Ｗ釉趩沃本€邊界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)①如果垂直磁場(chǎng)邊界進(jìn)入，粒子作半圓運(yùn)動(dòng)后垂直原邊界飛出；②如果與磁場(chǎng)邊界成夾角θ進(jìn)入，仍以與磁場(chǎng)邊界夾角θ飛出（有兩種軌跡，圖中若兩軌跡共弦，則θ1＝θ2）。OBA．rrPθMNBO2θθ1．直線上方有勻強(qiáng)磁場(chǎng)（B）。正、負(fù)電子同時(shí)從點(diǎn)P以與MN成30°角的同樣速度v射入磁場(chǎng)（電子質(zhì)量為m,電荷為e），它們從磁場(chǎng)中射出時(shí)相距多遠(yuǎn)？射出的時(shí)間差是多少？．．300MNBrrO600O’rr600175頁(yè)4．如圖,在一水平放置的平板MN上方有勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B,磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里,許多質(zhì)量為m,帶電量為+q的粒子,以相同的速率v沿位于紙面內(nèi)的各個(gè)方向,由小孔O射入磁場(chǎng)區(qū)域,不計(jì)重力,不計(jì)粒子間的相互影響.下列圖中陰影部分表示帶電粒子可能經(jīng)過(guò)的區(qū)域,其中R=mv/qB.哪個(gè)圖是正確的?MNBO2RR2RMNO2RR2RMNO2R2R2RMNOR2R2RMNOD.A.B.C.2RR2RMNO2RR2RMNO2RR2RMNO2R2R2RMNOR2R2RMNOD.A.B.C.轉(zhuǎn)圓心問(wèn)題175頁(yè)例2勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直紙面向里，B=0.6T，磁場(chǎng)內(nèi)有一塊平面感光板，板面與磁場(chǎng)方向平行，在距ab為L(zhǎng)=16cm處，有一個(gè)點(diǎn)狀的a放射源S，它向各個(gè)方向發(fā)射a粒子，速度都是3.0×106m/s，已知a粒子的荷質(zhì)比q/m=5.0×107C/kg，現(xiàn)只考慮在紙平面中的a粒子，求ab上被a粒子打中的區(qū)域的長(zhǎng)度。提示：r==10cmSabmvqBSabSab175頁(yè)變式2二．帶電粒子在平行直線邊界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)SBPSSQPQQ圓心在過(guò)入射點(diǎn)跟跟速度方向垂直的直線上圓心在過(guò)入射點(diǎn)跟邊界垂直的直線上圓心在磁場(chǎng)原邊界上量變積累到一定程度發(fā)生質(zhì)變，出現(xiàn)臨界狀態(tài)．(2)側(cè)移距離yθBdOrrθ(1)偏向角（回旋角）θ(3)時(shí)間t注意區(qū)分“電偏轉(zhuǎn)”和“磁偏轉(zhuǎn)”174頁(yè)例1．如圖所示，一束電子（電量為e）以速度v垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、寬度為d的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，穿透磁場(chǎng)時(shí)速度方向與電子原來(lái)射入方向的夾角是30o，則電子的質(zhì)量是多大？穿透磁場(chǎng)的時(shí)間是多少?30oBdOrr300練習(xí)：在真空中寬ｄ的區(qū)域內(nèi)有勻強(qiáng)磁場(chǎng)Ｂ，質(zhì)量為ｍ，電量為e，速率為ｖ的電子從邊界ＣＤ外側(cè)垂直射入磁場(chǎng)，入射方向與ＣＤ夾角θ，為了使電子能從磁場(chǎng)的另一側(cè)邊界ＥＦ射出，ｖ最小是多少？CEFDBO．θ思考：求電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間是多長(zhǎng)？+q已知：兩極板間距離L，極板長(zhǎng)度L，帶電+q的粒子從磁場(chǎng)邊界中點(diǎn)水平射入，為使粒子不打到極板上，求vo的范圍？三．帶電粒子在矩形邊界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)r2O2+qr2O1粒子擦著上板從左邊穿出時(shí)，圓心在O1點(diǎn)，有粒子擦著上板從右邊穿出時(shí)，圓心在O2點(diǎn)，有粒子不打在極板上可能從左端穿出，也可能從右端穿出，必須全面分析問(wèn)題．176頁(yè)8.如圖所示，一足夠長(zhǎng)的矩形區(qū)域abcd內(nèi)充滿方向垂直紙面向里的、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在ad邊中點(diǎn)O方向垂直磁場(chǎng)射入一速度方向跟ad邊夾角θ=300

、大小為v0的帶電粒子，已知粒子質(zhì)量為m、電量為q，ab邊足夠長(zhǎng)，ad邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，粒子的重力不計(jì)。求：⑴.粒子能從ab邊上射出磁場(chǎng)的v0大小范圍。⑵.如果帶電粒子不受上述v0大小范圍的限制，求粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間。V0OabcdV0Oabcdθ300600V0θ2θ2θ圓心角等于弦切角的2倍四．帶電粒子在圓形邊界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)B?θO’O1、磁場(chǎng)半徑R、軌跡半徑r間的關(guān)系2、軌跡圓心角和偏轉(zhuǎn)角的關(guān)系3、在磁場(chǎng)中的時(shí)間和軌跡半徑的關(guān)系對(duì)稱(chēng)性176頁(yè)6題圓形區(qū)域內(nèi)有垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，三個(gè)質(zhì)量和電荷都相同的帶電粒子abc以不同的速率對(duì)準(zhǔn)圓心O沿著AO方向射入磁場(chǎng)，正確的是（）a粒子的動(dòng)能最大c粒子的速率最大c粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)它們做圓周運(yùn)動(dòng)的周期Ta<Tb<TcO1O2O3O4半徑越大，圓心角θ越?。畧A心角等于偏向角θO1O2O3O4176頁(yè)6題練習(xí)：圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面的半徑為R的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感強(qiáng)度為B，現(xiàn)有一電量為q、質(zhì)量為m的正離子從a點(diǎn)沿圓形區(qū)域的直徑射入，設(shè)正離子射出磁場(chǎng)區(qū)域的方向與入射方向的夾角為600，求此離子在磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)飛行的時(shí)間及射出的位置。B?600600P(xy)yxO’xyoO3.在直角坐標(biāo)系xOy中，有一半徑為R的圓形磁場(chǎng)區(qū)域，磁感強(qiáng)度為B，磁場(chǎng)方向垂直xOy平面指向紙內(nèi)，該區(qū)域的圓心坐標(biāo)為（R，0）。如圖所示，有一個(gè)質(zhì)量為m、帶電量為－q的離子，由靜止經(jīng)勻強(qiáng)電場(chǎng)加速后從點(diǎn)（0，R/2）沿x軸正方向射入磁場(chǎng)，離子從射入到射出磁場(chǎng)通過(guò)了該磁場(chǎng)的最大距離，不計(jì)重力影響。求：⑴.離子在磁場(chǎng)區(qū)域經(jīng)歷的時(shí)間。⑵.加速電場(chǎng)的加速電壓。OR/2RBxy·??O2O1rr600174頁(yè)變式1一勻磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向垂直于xy平面,在