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1、磁场知识点汇总一、 磁场1、磁场是一种存在于磁体和运动电荷（或电流）周围的客观物质，具有力的性质和能量性质。2、磁场（磁感应强度）的方向规定为磁场中小磁针N极的受力方向，是磁感线的切线方向；是 小磁针静止时N极的指向。不是导线受力方向；不是正电荷受力方向；也不是电流方向3、磁场的基本性质是对放入其中的磁体、运动电荷（或电流）有力的作用。4、磁极和磁极之间、磁极和电流之间、电流和电流之间的相互作用都是通过磁场产生的。5、磁体周围空间存在磁场；电流周围空间也存在磁场。运动电荷周围空间也有磁场，静止电荷 周围空间没有磁场。6、磁现象的电本质：安培分子电流假说揭示了磁现象的电本质，即磁体的磁场和电流的
2、磁场一样，都是由电荷的运动产生的。所有的磁现象都可以归结为运动电荷（电流）通过磁场而发生相互作用。7、确定磁场方向的方法：将一不受外力的小磁针放入磁场中需测定的位置，当小磁针在该位置静止时，小磁针N极的指向即为该点的磁场方向。8、磁体磁场：可以利用同名磁极相斥，异名磁极相吸的方法来判定磁场方向。9、电流磁场：利用安培定则（也叫右手螺旋定则）判定磁场方向。 二、磁感线1、磁感线：是为了形象地描述磁场而在磁场中假想出来的一组有方向的曲线，并不是客观存在于磁场中的真实曲线。2、磁感线是闭合曲线3、磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线上某点的切线方向表示该点的磁场方向。4、任何两条磁感线都不会相交，不相
3、切，不中断。没有画出磁感线的地方不一定没有磁场。5、几种典型磁场的磁感线 “”号表示磁场方向垂直进入纸面，“”表示磁场方向垂直离开纸面。（1）条形磁铁：外部由N极指向S极,内部由S极指向N极（2）通电直导线:a.安培定则：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.磁感线是内密外疏的同心圆，无磁极，非匀强，距导线越远处磁场越弱（3）环形电流磁场a.安培定则：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。b.所有磁感线都通过内部，内密外疏 。（4）通电螺线管a.安培定则： 让右手弯曲的四指所指的
4、方向跟电流的方向一致，伸直的大拇指的方向就是螺线管内部磁场的磁感线方向；b. 通电螺线管的磁场类似于条形磁铁的磁场，管内为匀强磁场。管内（边缘除外）是匀强磁场，磁场分布由S极指向N极。通电螺线管的磁场也就是环形电流磁场的叠加。c.几种常用的磁感线不同画法。(5).地磁场（与条形磁铁磁场类似）a.地磁的南极在地球北极附近，地磁的北极在地球的南极附近，但并不重合，其间有一个交角，叫地磁偏角，简称磁偏角。地球上不同点的磁偏角的数值是不同的，磁偏角随地球磁极缓慢移动而缓慢变化。b.地磁场B的水平分量总是从地球南极指向北极，而竖直分量南北相反，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下c.在赤道平面上，
5、距离地球表面相等的各点，磁感强度相等，且方向水平向北。6、匀强磁场（1）定义：在磁场的某个区域内，如果各点的磁感应强度大小和方向都相同，这个区域内的磁场叫做匀强磁场。（2）磁感线分布特点：间距相同的平行直线。（3）产生：距离很近的两个异名磁极之间的磁场除边缘部分外可以认为是匀强磁场；相隔一定距离的两个平行放置的线圈通电时，其中间区域的磁场也是匀强磁场，如图所示：三、磁感应强度：磁场的最基本的性质是对放入其中的电流或磁极有力的作用，电流垂直于磁场时受磁场力最大，电流与磁场方向平行时，磁场力为零。1.定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电直导线，所受的磁场力跟电流I和导线长度l的乘积Il的比值叫做通电
6、导线处的磁感应强度。2.定义式：（定义B时，）3.单位：特斯拉（T），1特（T）= 4.磁感应强度是矢量，其方向就是对应处磁场方向。并不是在该处电流的受力方向。5.物理意义： 磁感应强度是反映磁场本身力学性质的物理量，描述磁场强弱和方向的物理量，用符号“B”表示。与检验通电直导线的电流强度的大小、导线的长短等因素无关。6.磁感应强度的大小可用磁感线的疏密程度来表示，规定：在垂直于磁场方向的1m2面积上的磁感线条数跟那里的磁感应强度一致。7、磁场的叠加:空间某点如果同时存在两个以上电流或磁体激发的磁场,则该点的磁感应强度是各电流或磁体在该点激发的磁场的磁感应强度的矢量和,满足矢量运算法则.8、电
7、流元：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。四、磁通量1.定义：磁感应强度B与面积S的乘积，叫做穿过这个面的磁通量。2.定义式：=BS（S是与匀强磁场方向垂直的面积）=BSsin（为B与S之间的夹角） 单位：韦伯（Wb）3.物理意义：表示穿过磁场中某个面或面积的磁感线条数。4.B=/S，所以磁感应强度也叫磁通密度磁通量是标量，但有正、负，正、负号不代表方向，仅代表磁感线穿入或穿出。当一个面有两个方向的磁感线穿过时，磁通量的计算应算“纯收入”，即=-（为正向磁感线条数，为反向磁感线条数。）五、安培力定义：通电导线在磁场中受到的力称为安培力。1、公式sin（为B与I
8、夹角）（注意：公式只适用于匀强磁场）推导过程：将B分解为垂直电流的和沿电流方向的。在非匀强磁场中，公式仅适用于很短的通电导线及电流元。2、通电导线与磁场方向垂直时，安培力最大3、通电导线平行于磁场方向时，安培力4、方向由左手定则来判断：伸开左手，使拇指跟其余的四指垂直且与手掌都在同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，并使四指指向电流方向，这时手掌所在平面跟磁感线和导线所在平面垂直，大拇指所指的方向就是通电导线所受安培力的方向5、，即安培力垂直于电流和磁感线所在的平面，但B与I不一定垂直。6、已知I,B的方向，可惟一确定F的方向；已知F、B的方向，且导线的位置确定时，可惟一确定I的方向；已知F,1的
9、方向时，磁感应强度B的方向不能惟一确定7、电流间的作用规律：同向电流相互吸引，异向电流相互排斥。8、磁电式电流表六、洛伦兹力运动电荷在磁场中所受的力叫做洛伦兹力。1、当电荷速度方向与磁场方向垂直时，洛伦兹力的大小。当电荷运动方向与磁场方向相同或相反，即与平行时，。当电荷运动方向与磁场方向夹角为时，洛伦兹力的大小 sin。2、当时，即磁场对静止的电荷的作用力一定为0，磁场只对运动电荷有作用力， 这与电场对其中的静止电荷或运动电荷总有电场力的作用是不同的。3、洛伦兹力公式F=qvB的另一种推导 设导体内单位长度上自由电荷数为n，自由电荷的电荷量为q，定向移动的速度为v，设长度为L的导线中的自由电荷
10、在t时间内全部通过截面A，设通过的电荷量为Q，有Q=nqL=nqvt。又因为，故。安培力可以看作是作用在每个运动电荷上的洛伦兹力的合力，这段导线中含有的运动电荷数目为nL，所以洛伦兹力 。4、洛伦兹力的方向用左手定则来判断：让磁感线穿过手心，四指指向正电荷运动的方向（或负电荷运动方向的反方向），大拇指指向就是洛伦兹力的方向。5、决定洛伦兹力方向的因素有三个：电荷的电性（正、负）、速度方向、磁感应强度的方向。当电荷一定即电性一定时，其他两个因素中，如果只让一个因素的方向相反，则洛伦兹力方向必定相反；如果同时让两个因素的方向相反，则洛伦兹力方向将不变。6、电荷运动的方向v和B不一定垂直，洛伦兹力总
11、是同时垂直于电荷运动方向与磁场方向，即洛伦兹力垂直于v和B两者决定的平面。7、洛伦兹力的特点：洛伦兹力的方向总与粒子运动的方向垂直，洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小，故洛伦兹力永不做功。8、洛伦兹力作用下的运动（vB时：带电粒子以速度v垂直磁场方向入射，洛伦兹力不做功，粒子在磁场中做匀速圆周运动。设带电粒子的质量为m，所带的电荷量为q。（1）轨道半径：由于洛伦兹力提供向心力，则有，得到轨道半径。由公式知，在匀强磁场中，做匀速圆周运动的带电粒子，其轨道半径跟运动速率成正比。（2）周期：由轨道半径与周期之间的关系可得周期。由公式知，在匀强磁场中，做匀速圆周运动的带电粒子，周期跟轨道半径和
12、运动速率均无关，而与比荷成反比。七、安培力和洛伦兹力的关系1、安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观实质。方向都由左手定则判。2、洛伦兹力不做功，安培力可以做功。，式中的N是导体中的定向运动的电荷数。八、洛伦兹力与安培力、电场力有何区别和联系（1）洛伦兹力与安培力的关系洛伦兹力是单个运动电荷在磁场中受到的力，而安培力是导体中所有定向移动的自由电荷受到的洛伦兹力的宏观表现；但也不能认为安培力就简单地等于所有定向移动电荷所受洛伦兹力的和，一般只有当导体静止时才能这样认为。洛伦兹力恒不做功，但安培力却可以做功。（2）洛伦兹力与电场力的比较 洛伦兹力电场力作用对象仅在运动电荷的速度方向与B
13、不平行时，运动电荷才受到洛伦兹力带电粒子只要处在电场中，一定受到电场力大小、方向F=qvBsin，方向与B垂直，与v垂直，用左手定则判断F=qE，F的方向与E同向或反向特点洛伦兹力永不做功电场力可做正（或负）功九、带电粒子在匀强磁场中的运动1. 运动轨迹：带电粒子（不计重力）以一定的速度v进入磁感应强度为B的匀强磁场中（1）当vB时，带电粒子将做匀速直线运动；（2）当vB时，带电粒子将做匀速圆周运动；（3）当v与B的夹角为（0，90，xx0）时，带电粒子将做等螺距的螺旋线运动。2、不计重力的带电粒子垂直进入匀强电场和垂直进入匀强磁场时都做曲线运动，但有区别：带电粒子垂直进入匀强电场，在电场中做
14、匀变速曲线运动（类平抛运动）；垂直进入匀强磁场，则做变加速曲线运动（匀速圆周运动）十、带电粒子在相互垂直的电场和磁场中的运动速度选择器作用：可以把具有某一特定速度的粒子选择出来。粒子受力特点：同时受相反方向的电场力和磁场力作用。粒子匀速通过速度选择器的条件：电场力和洛伦兹力平衡：，即速度大小只有满足的粒子才能沿直线匀速通过。速度选择器对正、负电荷均适用, 带电粒子能否匀速通过电、磁场与粒子所带电荷量、电性、粒子的质量无关，仅取决于粒子的速度（不是速率）。若或，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速度大小有选择，而且对速度方向也有选择。磁流体发电
15、机vABvRK作用：可以把等离子体的内能直接转化为电能。原理：高速的等离子体（即高温下电离的气体，含有大量带正电和负电的微粒，而从整体来说呈中性）喷射入磁场，在洛伦兹力作用下分别聚集在A板和B板，于是在板间形成电场，当板间电场对电荷的作用力等于电荷所受洛伦兹力（），两板间形成稳定的电势差，合上开关K后，就能对负载供电。磁流体发电机的电动势： 。推导：当外电路断开时，电源电动势等于路端电压十一、带电粒子在有界匀强磁场中的运动圆心的确定：圆心一定在与速度方向垂直的直线上，根据入射点和出射点的速度方向做出垂线，交点即为圆心。半径的计算：一般是利用几何知识解直角三角形。带电粒子在有界磁场中运动时间的确
16、定：利用圆心角和弦切角的关系或四边形内角和等于360度或速度的偏向角（带电粒子射出磁场的速度方向与射入磁场的速度方向之间的夹角）等于圆弧轨道所对的圆心角，再由公式求运动时间。十二、质谱仪1质谱仪的作用及工作过程质谱仪是利用电场和磁场控制电荷运动的精密仪器，它是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具。其结构如甲图所示，容器A中含有电荷量相同而质量有微小差别的带电粒子。经过S1和S2之间的电场加速，它们进入磁场将沿着不同的半径做圆周运动，打到照相底片的不同地方，在底片上形成若干谱线状的细条，叫做质谱线，每一条谱线对应于一定的质量。从谱线的位置可以知道圆周的半径，如果再已知带电粒子的电荷量，就可以
17、算出它的质量，这种仪器叫做质谱仪。2比荷的计算如图乙所示，设飘入加速电场的带电粒子带电荷量为+q、质量为m，两板间电压为U、粒子出电场后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场。在加速电场中，由动能定理得。粒子出电场时，速度。在匀强磁场中轨道半径。所以粒子质量。若粒子电荷量q也未知，通过质谱仪可以求出该粒子的比荷（电荷量与质量之比）。十三、回旋加速器1直线加速器（多级加速器）如图所示，电荷量为q的粒子经过n级加速后，根据动能定理获得的动能可以达到Ek=q(U1+U2+U3+Un)。这种多级加速器通常叫做直线加速器，各加速区的两板之间用独立电源供电，所以粒子从P2飞向P3、从P4飞向P5时不会减速。2回
18、旋加速器利用电场对带电粒子的加速作用和磁场对运动电荷的偏转作用来获得高能粒子，这些过程在回旋加速器的核心部件两个D形盒和其间的窄缝内完成，如图所示。（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，并在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，其周期和速率、半径均无关（），带电粒子每次进入D形盒都运动相等的时间（半个周期）后平行电场方向进入电场中加速。（2）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：为了保证带电粒子每次经过窄缝时都被加速，使之能量不断提高，须在窄缝两侧加上跟带电粒子在D形盒中
19、运动周期相同的交变电压。（4）带电粒子的最终能量当带电粒子的速度最大时，其运动半径也最大，由牛顿第二定律，得，若D形盒的半径为R，则r=R，带电粒子的最终动能。注意： 带电粒子的最终能量与加速电压无关，只与磁感应强度B和D形盒半径有关。要使粒子射出的动能Ekm增大，就要使磁场的磁感应强度B以及D形盒的半径R增大。带电粒子在电场中加速时间可忽略不计，两D形盒间电势差正、负变化的周期应和粒子圆周运动的周期相同。十四、复合场的分类：1、复合场：即电场与磁场有明显的界线，带电粒子分别在两个区域内做两种不同的运动，即分段运动，该类问题运动过程较为复杂，但对于每一段运动又较为清晰易辨，往往这类问题的关键在于分段运动的连接点时的速度，具有承上启下的作用2、叠加场：即在同一区域内同时有电场和磁场，些类问题看似简单，受力不复杂，但仔细分析其运动往往比较难以把握。
