第三章 磁场复习课件

mv 轨道半径 r = Bq 带电粒子在 2πm 匀强磁场中 运动周期 T = 做圆周运动 Bq 质谱仪 重要应用 回旋加速器 ……
磁场对运动电荷的作用
二、知识点精讲及典型例题
1、磁场的方向：规定在磁场中任一点，小磁针静 磁场的方向：规定在磁场中任一点， 止时N极指向（ 极的受力方向） 止时N极指向（即N极的受力方向）就是该点的磁场 方向。（注意：不是电流的受力方向） 。（注意 方向。（注意：不是电流的受力方向）
2011-9-13 17
直线运动：垂直运动方向的力必定平衡 直线运动： 带电粒 子在复 合场中 的运动 圆周运动：重力与电场力一定平 圆周运动： 由洛伦兹力提供向心力（ 衡，由洛伦兹力提供向心力（重 力场、电场、磁场共存） 力场、电场、磁场共存） 一般的曲线运动
2011-9-13
18
⑴组合场（电场与磁场没有同时出现在同一区域） 组合场（电场与磁场没有同时出现在同一区域） ★
2011-9-13
12
5、洛仑兹力 、 磁场对运动电荷的作用力 大小： ⑴、大小： 当B∥v时，电荷不受洛仑兹力 ∥ 时 F洛 当B⊥v时，最大 =Bqv ⊥ 时 最大F
洛ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
v
角时， 当B与v成θ角时，F洛=Bqvsinθ 与 成 角时 ⑵、方向：用左手定则判断 方向：
+
注意：四指的方向为正电荷的运动方向，或负电荷运动的反方向。 注意：四指的方向为正电荷的运动方向，或负电荷运动的反方向。 ⑶、特点：洛仑兹力始终与电荷运动方向垂直，只改变速度的方 特点：洛仑兹力始终与电荷运动方向垂直， 而不改变速度的大小，所以洛仑兹力不做功。 向，而不改变速度的大小，所以洛仑兹力不做功。 ⑷、洛仑兹力与安培力的关系 洛仑兹力是安培力的微观表现， 洛仑兹力是安培力的微观表现，安培力是洛仑兹力的宏观体现
试
质谱仪
2011-9-13
19
回 旋 加 速 器
2011-9-13
20
⑵叠加场（电场、磁场、重力场中只少有两个同时出现在同一区域） 叠加场（电场、磁场、重力场中只少有两个同时出现在同一区域） ◆速度选择器 ①任何一个存在正交电场和磁场的空间都可看 作速度选择器 速度选择器只选择速度而不选择粒子的种类， ②速度选择器只选择速度而不选择粒子的种类， 只要v=E/B，粒子就能沿直线匀速通过选择器， 只要 ，粒子就能沿直线匀速通过选择器， 而与粒子的电性、电荷量、质量无关。（ 。（不计 而与粒子的电性、电荷量、质量无关。（不计 重力） 重力） 对于确定的速度选择器有确定的入口与出口。 ③对于确定的速度选择器有确定的入口与出口。
4、磁场对电流的作用力 、 ⑴方向：左手定则 方向：
电流方向 安培力方向
安培力
判断下列通电导线的受力 方向
磁场方向
B∥I则F=0 ∥则 ⑵大小 B⊥I ⊥ F=BIL L为在磁场中的有效长 为在磁场中的 度 与B垂直的两端点的连线长度 垂直的两端点的连线长度 为有效
F=BILsinθ
★如图，相距20cm的两根光滑平行铜导轨，导轨平面倾角为 如图，相距20cm的两根光滑平行铜导轨， 20cm的两根光滑平行铜导轨 上面放着质量为80g 80g的金属杆 θ=370，上面放着质量为80g的金属杆ab，整个装置放在 B=0.2T的匀强磁场中. =0.2T的匀强磁场中 的匀强磁场中. (1)若磁场方向竖直向下， (1)若磁场方向竖直向下， 若磁场方向竖直向下 要使金属杆静止在导轨上， 要使金属杆静止在导轨上， 必须通以多大的电流. 必须通以多大的电流. (2)若磁场方向垂直斜 (2)若磁场方向垂直斜 面向下， 面向下，要使金属杆静止在 导轨上，必须通以多大的电流。 导轨上，必须通以多大的电流。
磁场的方向 小磁针静止时N极指向 小磁针静止时 极指向 N极的受力方向 极的受力方向 磁感线某点的切线方向
五个方向的统一： 五个方向的统一：
磁感应强度的方向
2、磁感线 、
⑴用来形象地描述磁场中各点的磁场方向和强弱的 假想曲线 磁感线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向， ⑵磁感线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向， 即小磁针N 即小磁针N极在该点的受力方向或静止时的指向 ⑶磁感线的疏密表示磁场的强弱 ⑷磁感线是封闭曲线（和静电场的电场线不同） 磁感线是封闭曲线（和静电场的电场线不同）
高 二 物 理 复 习
考纲要求
1 2 3 4 5 6 7 •电流的磁场. 电流的磁场. 电流的磁场 •磁感应强度、磁感线 磁感应强度、 磁感应强度 安培力 安培力的方向 Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅱ Ⅰ
•匀强磁场中的安培力. 匀强磁场中的安培力. 匀强磁场中的安培力 洛仑兹力 洛仑兹力的方向
•洛仑兹力的公式.带电粒子在匀强磁 洛仑兹力的公式. 洛仑兹力的公式 场中的运动 •质谱仪.回旋加速器 质谱仪. 质谱仪
2011-9-13
21
◆磁流体发电机、电磁流量计 磁流体发电机、 ①进入磁场的粒子带正、负电荷 进入磁场的粒子带正、 ②当Eq=Bqv时两板间电势差达到最大 时两板间电势差达到最大 U=Bdv 磁流体发电机
①流动的导电液体含有正、负离子 流动的导电液体含有正、 ②流量指单位时间内流过的体积：Q=Sv 流量指单位时间内流过的体积： 电磁流量计
★如图所示，在平行金属板间有匀强电场和匀强磁场，方向如图， 如图所示，在平行金属板间有匀强电场和匀强磁场，方向如图， 有一束正电荷沿中心线方向水平射入，却分成三束分别由a 有一束正电荷沿中心线方向水平射入，却分成三束分别由a、b、 三点射出， c三点射出，问可以确定的是这三束带电粒子的什么物理量不相 ?(重力不计 重力不计) 同?(重力不计)
2011-9-13
③当液体内的自由电荷所受电场力与洛 仑兹力相等时， 、 间的电势差稳定 间的电势差稳定。 仑兹力相等时，a、b间的电势差稳定。
22
几种磁场的磁感线： 几种磁场的磁感线：
地磁 场
安培定则（右手螺旋定则）：对直 安培定则（右手螺旋定则）：对直 螺旋定则）： 导线，四指指磁感线方向； 导线，四指指磁感线方向；对环行 电流，大拇指指中心轴线上的磁感 电流， 线方向； 线方向；对长直螺线管大拇指指螺 线管内部的磁感线方向。 线管内部的磁感线方向。
2π m 3）周期： 3）周期： T = Bq
①圆心的确定
Bq
v、r无关 与v、r无关 V
4）圆心、半径、运动时间的确定 ）圆心、半径、 a、两个速度方向垂直线的交点。 、两个速度方向垂直线的交点。 （常用在有界磁场的入射与出射 方向已知的情况下） 方向已知的情况下）
2011-9-13
O
14
b、一个速度方向的垂直线和一条弦 、 的中垂线的交点 ②半径的确定 应用几何知识来确定！ 应用几何知识来确定！ ③运动时间： t = 运动时间：
场
形象描述： 形象描述：磁感线 条形磁铁 蹄形磁铁 匀强磁场 均匀辐向磁场 直线电流 环形电流 通电螺线管 地磁场
磁场对电流的作用
B∥L，F=0 ∥ ， 大小 B⊥L，F=BIL ⊥ ， 方向： 方向：左手定则 电流表的工作原理 v∥B，F=0 ∥ ， 大小 v⊥B，F=Bqv ⊥ ， 方向： 方向：左手定则
θ
360
0
T
O
2011-9-13
15
带电粒子在有界磁场中运动问题分类解析
P O S B V A O
L
M O, N
P 图1 图3 二、带电粒子 在圆形磁场中 的运动 O r1 d B 300 +q l V V V l
一、带电粒子 在半无界磁场 中的运动
A V
O
B
2011-9-13
三、带电粒子在 图5 长足够大的长方 形磁场中的运动
3、磁感应强度的矢量性 、 ★两根长直通电导线互相平行，电流方向相同.它 两根长直通电导线互相平行，电流方向相同 它 们的截面处于一个等边三角形ABC的A和B处.如图 们的截面处于一个等边三角形 的 和 处 如图 所示，两通电导线在C处的磁场的磁感应强度的值 所示，两通电导线在 处的磁场的磁感应强度的值 都是B， 处磁场的总磁感应强度是（ 都是 ，则C处磁场的总磁感应强度是（ ） 处磁场的总磁感应强度是 A．2B B．B C．0 D． 3 B ． ． ． ．
2011-9-13 13
带电粒子（不计重力） 带电粒子（不计重力）在匀强磁场中的运动 Ⅰ、运动方向与磁场方向平行，做匀速直线运动 运动方向与磁场方向平行， Ⅱ、运动方向与磁场方向垂直，做匀速圆周运动 运动方向与磁场方向垂直， v2 4π 2 r 1）洛仑兹力提供向心力 Bqv = m = m 2 ） r T mv 2）轨道半径： ）轨道半径： r=
说明： 只要求掌握直导线跟B 说明： 只要求掌握直导线跟B平行或垂直两种情况下的安培力 只要求掌握v 只要求掌握v跟B平行或垂直两种情况下的洛仑兹力
一、知识网络 磁场的产生
磁体周围产生磁场 电流周围产生磁场 安培分子电流假说 定量描述： 定量描述：磁感应强度
磁场的描述
F B= IL
磁
几种典型磁场 的磁感线分布
图6 四、带电粒子在正方 形磁场中的运动
16
6、带电体在复合场中的运动 、 带电粒子在电场、磁场、重力场中的运动， 带电粒子在电场、磁场、重力场中的运动，简称带电粒子在复 合场中的运动，一般具有较复杂的运动图景。 合场中的运动，一般具有较复杂的运动图景。这类问题本质上 是一个力学问题， 是一个力学问题，应顺应力学问题的研究思路和运用力学的基 本规律。 本规律。 分析带电粒子在电场、磁场中运动，主要是两条线索： ◆分析带电粒子在电场、磁场中运动，主要是两条线索： 力和运动的关系。根据带电粒子所受的力， ⑴力和运动的关系。根据带电粒子所受的力，运用牛顿第二定 律并结合运动学规律求解。 律并结合运动学规律求解。 功能关系。 ⑵功能关系。根据场力及其它外力对带电粒子做功引起的能 量变化或全过程中的功能关系， 量变化或全过程中的功能关系，从而可确定带电粒子的运动 情况，这条线索不但适用于均匀场，也适用于非均匀场。 情况，这条线索不但适用于均匀场，也适用于非均匀场。因 此要熟悉各种力做功的特点。 此要熟悉各种力做功的特点。 带电体在复合场中受力情况复杂运动情况多变， ◆带电体在复合场中受力情况复杂运动情况多变，往往出现临 界问题，应以题中“最大”、“最高”、“至少”等词语为突 界问题，应以题中“最大” 最高” 至少” 破口，挖掘隐含条件，根据临界条件列出辅助方程， 破口，挖掘隐含条件，根据临界条件列出辅助方程，再与其它 方程联立求解。 方程联立求解。