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1、磁场,2005.9.5,一、磁场,1、磁场,奥斯特实验：表明通电导线周围存在磁场,磁体周围、电流(运动电荷)周围存在磁场,2、磁场的基本性质,对磁体和电流有力的作用,3、磁场的方向,小磁针北极受力的方向，也即小磁针静止时北极所指的方向，就是那一点的磁场方向,4、磁感线,(1)目的：为形象地描述磁场而人为引入的假想曲线,(2)特点：a.磁感线某点的切线方向表示该点的磁场方向 b.磁感线的疏密可以反映磁场的强弱 c.磁感线是封闭曲线 d.任何两条磁感线都不相交,5、几种常见磁场的磁感线分布,条形磁铁,蹄形磁铁,磁感线方向外部：从N极到S极，内部：从S极到N极,电流磁场,直线电流,环形（线圈）电流,
2、一个通电的线圈的磁场与小磁针相似，故可看成小磁针来处理,通电螺线管,一个通电螺线管产生的磁场与条形磁铁相似。,地磁场,a、地理的南北极与地磁的南北极刚好相反；b、赤道上空的磁感线：水平，指向地理北极；c、北半球磁感线：倾斜向下；南半球：倾斜向上；d、两极：北极竖直向下，南极竖直向上。,例1、一环形电流左侧突然放一条形磁铁(如图所示)，试判断圆环的运动情况。,例2、如图所示，小磁针静止，则电源a端为_极。在通电螺线管中的c点放一小磁针，它的N极受力方向为_。,二、磁感强度,1、磁感强度,条件：I(或L)与B垂直,(1)定义：磁感应强度,若不垂直，则,注意：B与F、I、L关，仅由磁场本身决定,(2
3、)单位：特斯拉，符号为T,三、安培力,1、大小：F=BILsin,当=90时，安培力最大，Fm=BIL,2、方向：左手定则,左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且跟手掌在同一个平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向电流方向，那么，拇指所指的方向，就是通电导线在磁场中的受力方向,当=0或=180 时，安培力为零，F=0,例1、下列说法正确的是（）A磁场中某处磁感强度的大小，等于长为L，通以电流I的一小段导线放在该处时所受磁场力F与乘积IL的比值 B一小段通电导线放在某处如不受磁场力作用，则该处的磁感应强度为零 C因为BFIL，所以磁场中某处磁感应强度的大小
4、与放在该处的导线所受磁场力F的大小成正比，与IL的大小成反比 D磁场中某处磁感应强度的大小与放在磁场中的通电导线长度、电流大小及所受磁场力的大小均无关,例2、求下图中的电流所受的安培力,例3、垂直放在磁场里的通电直导线如图所示，并已标明电流，磁感应强度和安培力这三个物理量中两个物理量的方向，试在图中标出第三个物理量的方向,例4、画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向,3、基本题型,(1)磁体与电流间的相互作用,例1、如图，忽略导线的重力，则导线将如何运动？,例3、如图，把一通电直导线放在蹄形磁体磁极的正上方，导线可以自由移动，当导线中通过如图所示的电流I时，试判断导线的运动情况。(导线重力不计
5、),(2)电流与电流间的相互作用,例1、电流间相互作用规律,例2、如图，电流间隔一定距离，电流I1固定，I2可以自由移动，不考虑重力，问I2将如何运动？,四、磁场对运动电荷的作用,1、磁场对运动电荷有力的作用：洛仑兹力,实验依据：阴极射线在磁场中发生偏转,2、洛仑兹力的方向,根据左手定则确定安培力方向的办法，迁移到用左手定则判定洛仑兹力的方向，特别要注意：四指应指向正电荷的运动方向；若为负电荷，则四指指向运动的反方向。带电粒子在磁场中运动过程中，洛仑兹力方向始终与运动方向垂直故洛仑磁力不做功。,例、试判断下列图中，带电粒子所受洛伦兹力的方向,3、洛仑兹力的大小：F=Bqv,5、例题：,例1、如
6、图所示，一个带正电q的小带电体处于垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B，若小带电体的质量为m，为了使它对水平绝缘面正好无压力，应该（）,A使B的数值增大B使磁场以速率 向上移动 C使磁场以速率 向右移动 D 使磁场以速率 向左移动,例2、单摆摆长L，摆球质量为m，带有电荷q，在垂直于纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场中摆动，当其向左、向右通过最低点时，线上拉力大小是否相等？,五、带电粒子在磁场中的运动 质谱仪,1、运动轨迹：带电粒子在匀强磁场中作匀速圆周运动,F向=F洛=Bqv,研究前提：匀强磁场 vB 忽略重力,2、半径和周期,运动半径：,(速度越大，半径越大),运动周期：,(周期与速度
7、和半径无关),例1同一种带电粒子以不同的速度垂直射入匀强磁场中，其运动轨迹如图所示，则可知（1）带电粒子进入磁场的速度值有几个？（2）这些速度的大小关系为（3）三束粒子从O点出发分别到达1、2、3点所用时间关系为,例2 如上题图，如果这是分别表示质子、氚核和粒子三束粒子，以相同的速度沿垂直于磁场方向射入此匀强磁场，试求：(1)1、2、3分别代表哪种粒子(2)半径之比和周期之比,例3一质量为m，电荷量为q的粒子，从容器A下方的小孔S1飘入电势差为U的加速电场，然后让粒子垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中做匀速圆周运动，最后打到照相底片D上。求：(1)粒子进入磁场时的速率；(2)粒子在磁场中运动的
8、轨道半径。,例4、速度选择器：,当qE=qVB时，即速度V=E/B时，粒子能从S2飞出,例5、磁流体发电机：,3、质谱仪,(1)结构：容器、加速电场(U)、匀强磁场(B)、照相底片(D)(2)原理：(同上例)(3)测量：测各种同位素的原子量,改进型如图所示，A为加速器，电压为U1，B为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为B1，电压为U2，板间距离为d；C为偏转分离器，磁感应强度为B2。,4、回旋加速器,若从离子源射出的离子电量为q，质量为m，粒子最大回旋半径为Rm，其运动轨迹如图所示，问：(1)盒内有无电场(2)离子在盒内做何种运动(3)所加交流电频率应是多大？离子运动角速度多大？(4)离子离开加速器时速度为多大，最大动能为多少？(5)设两D形盒间电场的电势差为U，盒间距离为d，其电场均匀，求加速到上述能量所需时间？,例、一回旋加速器D形盒的半径为R，用来加速质量为m，电量为q的质子，使质子由静止加速到从D形盒边沿出口射出的能量为E，则：(1)加速器中匀强磁场的磁感应强度B为多少？(2)设两D形盒间的电压为U，质子每次加速获得的动能增量相同，加速到能量为E时所需的回旋周数为多少？(3)加速到能量为E时所需的时间为多少？,
