第三章磁场与现代科技应用
高中物理电磁学知识在生活中的应用
高中物理电磁学知识在生活中的应用电磁学是物理学中的一门重要学科，它研究的是电和磁的相互关系以及它们对周围环境的影响。
高中阶段的物理课程中，电磁学是一个重要的模块，学习这门学科对于学生扩展视野，丰富知识，提升科学素养有着重要的作用。
下面我将介绍一些高中物理电磁学知识在生活中的应用。
第一，电磁感应原理在电磁感应设备中的应用。
电磁感应是电磁学中的一个重要概念，它描述了磁场变化时产生感应电动势的现象。
根据这个原理，人们发明了许多电磁感应设备，如电磁感应灯、变压器等。
电磁感应灯是一种节能的照明装置，它通过电磁感应的原理来实现光的发射，相较于普通的白炽灯，功率较低，寿命更长，而变压器则是电网输送电能的重要设备，它通过电磁感应的原理降低或升高电压，以适应家庭、工业等不同场合对电能的需求。
第二，电磁波在通信设备和雷达中的应用。
电磁波是电和磁的相互作用所产生的一种能量传播方式，它具有高速传播、穿透性强等特点。
在现代通信技术中，无线电、电视、手机等设备都是利用电磁波进行信息传输的。
电视机通过接收电磁波信号来播放节目，手机通过发射和接收电磁波来进行通信。
雷达是一种利用电磁波进行目标探测和测距的设备，它广泛应用于军事、天气预报等领域。
电磁力在电磁起动器和电动机中的应用。
电磁力是电流通过导体时产生的一种力，它具有吸引和排斥的性质。
在现代工业中，电磁起动器和电动机是常用的机电转换设备，它们利用电磁力来实现机械运动。
电磁起动器是一种利用电磁力使机械启动的设备，如电动汽车的启动器、电梯的电磁制动器等；电动机则是一种利用电磁力使机械工作的设备，如工业中常用的电动机、家用电器中的电动机等。
第四，静电在喷墨打印机和电子设备中的应用。
静电是带有静止电荷的现象，它具有吸引和排斥的性质。
在现代科技中，静电应用广泛，如喷墨打印机利用静电喷墨技术将墨水喷射到纸上，实现打印；电子设备中的静电保护措施，如屏幕防爆膜、防静电手环等，都是利用静电的性质来保护电子元器件的。
高中物理电磁学知识在生活中的应用
高中物理电磁学知识在生活中的应用电磁学是物理学中一个非常重要的分支，它研究有关电和磁的现象、规律和应用。
在高中物理课程中，学生们学习了关于电磁学的基本知识，包括电场、磁场、电磁感应等内容。
这些知识不仅仅是为了应付考试，更重要的是在我们的日常生活中，电磁学的知识也有着广泛的应用。
我们先来看一下电磁学在通讯领域的应用。
手机、电视、无线网络等现代通讯设备离不开电磁学的应用。
手机的核心部件之一就是天线，它可以接收无线电波并将其转换成电信号，通过电磁学的原理实现与基站的通讯。
而电视机、无线网络路由器等设备都是利用电磁学中关于电磁波传播的原理进行通讯。
由此可见，电磁学在现代通讯领域的应用非常广泛。
电磁学在能源领域也有着非常重要的应用。
电磁感应的原理被应用在发电机中，将机械能转换成电能。
这些电能可以供给我们生活中的各种设备，包括家用电器、工业设备等。
在能源传输方面，电磁学也发挥了重要作用。
变压器利用了电磁感应的原理，将电能在不同电压下传输，实现了远距离的电能输送。
太阳能电池也是利用光照射下的电磁辐射原理，将太阳能转换为电能，为我们的生活提供清洁能源。
电磁学在医学领域也有着重要的应用。
核磁共振成像（MRI）技术利用了电磁学中关于核磁共振的原理，能够对人体进行非侵入式的高清晰度成像，对医生诊断疾病起着重要的辅助作用。
电磁波也被应用在医疗器械中，例如电磁波治疗仪、生物电子仪等，用于治疗和辅助疾病的诊断。
这些技术的发展使得医学诊疗水平得到了显著提高，为人们的健康保驾护航。
电磁学在交通运输、材料加工、环境保护等领域也有着广泛的应用。
磁悬浮列车利用了电磁悬浮的原理，实现了高速、平稳的列车运行，提高了交通运输效率。
在材料加工行业，电子束焊、等离子切割等技术都是利用了电磁学原理，实现了高精度、高效率的加工。
在环境保护领域，电磁学也发挥了重要作用，例如大气污染监测、水资源勘察等领域都离不开电磁学的应用。
电磁学的知识不仅仅是学校课程中的理论知识，更是现代生活不可或缺的一部分。
磁场原理及其在现代科技中的应用
磁场原理及其在现代科技中的应用磁场是物质中由运动电荷产生的一种物理现象。
通过磁场，可以实现力的传递和转化，这对于现代科技的发展起到了至关重要的作用。
磁场原理被广泛应用于各个领域，包括能源、电子技术、医学和交通等，为人类的生活和工作带来了巨大的便利与进步。
首先，磁场在能源领域中发挥着重要作用。
磁场和电场的相互作用可以实现电能和机械能的转换。
例如，发电机中的磁场原理通过旋转的电势能转化为机械能，在导线中产生电流，并最终转化为电能。
这一原理被广泛应用于发电厂和风力发电场等能源生产设施中。
此外，磁悬浮列车也是应用磁场原理的典型例子。
通过利用强大的磁场相互作用力，磁悬浮列车可以悬浮在轨道上并高速行驶，使得列车具备更高的速度和更低的摩擦阻力，提供了更为高效，环保的交通方式。
其次，磁场原理在电子技术中的应用广泛而重要。
电子设备中的许多关键部件，如电动机、变压器、磁存储器和传感器等，都依赖于磁场原理的作用。
例如，交流电动机通过磁场的旋转作用实现了电能到机械能的转换，广泛应用于家电、汽车和工业机械等领域。
变压器则利用电磁感应原理，在不同的线圈间传递电能，并实现电压的升降。
这种技术在电力传输和电子设备中起到了至关重要的作用。
此外，磁存储器作为计算机等电子设备的核心部件，通过磁场变化来存储和读取数据，实现了大容量、高速和可靠的数据存储。
传感器则通过测量磁场的变化来获取信息，广泛应用于工业自动化、航天航空和医疗器械等领域。
磁场原理在医学中也具有重要意义。
磁共振成像（MRI）技术是近年来广泛应用于医学检测和诊断的一项重要技术。
MRI通过产生强大的磁场和无线电波，使得人体内的原子核（如氢核）发生共振，并通过采集反馈信号来生成人体内部的影像。
这种非侵入性的成像技术在诊断肿瘤、脑血管疾病和骨骼疾病等方面具有独特的优势，成为医学领域的重要工具之一。
此外，磁场原理还被应用于磁疗。
磁疗通过利用磁场的生物效应，帮助人体提高免疫力，促进血液循环，缓解疼痛，并对一些慢性疾病的治疗起到积极的辅助作用。
电、磁场在科学技术中的应用
考点12 电磁场在科学技术中的应用命题趋势电磁场的问题历来是高考的热点，随着高中新课程计划的实施，高考改革的深化，这方面的问题依然是热门关注的焦点，往往以在科学技术中的应用的形式出现在问题的情景中，这几年在理科综合能力测试中更是如此。
2000年理科综合考霍尔效应，占16分；2001年理科综合考卷电磁流量计（6分）、质谱仪（14分），占20分；2002年、2003年也均有此类考题。
每年都考，且分值均较高。
将其他信号转化成电信号的问题较多的会在选择题和填空题中出现；而用电磁场的作用力来控制运动的问题在各种题型中都可能出现，一般难度和分值也会大些，甚至作为压轴题。
知识概要电磁场在科学技术中的应用，主要有两类，一类是利用电磁场的变化将其他信号转化为电信号，进而达到转化信息或自动控制的目的；另一类是利用电磁场对电荷或电流的作用，来控制其运动，使其平衡、加速、偏转或转动，已达到预定的目的。
例如：讨论与电磁场有关的实际问题，首先应通过分析将其提炼成纯粹的物理问题，然后用解决物理问题的方法进行分析。
这里较多的是用分析力学问题的方法；对于带电粒子在磁场中的运动，还特别应注意运用几何知识寻找关系。
点拨解疑【例题1】（2001年高考理综卷）图1是测量带电粒子质量的仪器工作原理示意图。
设法使某有机化合物的气态分子导入图中所示的容器A 中，使它受到电子束轰击，失去一个电子变成正一价的分子离子。
分子离子从狭缝s 1以很小的速度进入电压为U 的加速电场区（初速不计），加速后，再通过狭缝s 2、s 3射入磁感应强度为B 的匀强磁场，方向垂直于磁场区的界面PQ 。
最后，分子离子打到感光片上，形成垂直于纸面而且平行于狭缝s 3的细线。
若测得细线到狭缝s 3的距离为d（1）导出分子离子的质量m 的表达式。
（2）根据分子离子的质量数M 可用推测有机化合物的结构简式。
若某种含C 、H 和卤素的化合物的M 为48，写出其结构简式。
（3）现有某种含C 、H 和卤素的化合物，测得两个M 值，分别为64和66。
磁场与现代科技
补充：磁场与现代科技一、对于重力的考虑重力考虑与否分三种情况．（1)对于微观粒子，如电子、质子、离子等一般不做特殊交待就可以不计其重力；而对于一些实际物体，如带电小球、液滴、金属块等不做特殊交待时就应当考虑其重力．（2)在题目中有明确交待的是否要考虑重力的，这种情况比较正规，也比较简单．（3)对未知名的带电粒子其重力是否忽略又没有明确时，可采用假设法判断，假设重力计或者不计，结合题给条件得出的结论若与题意相符则假设正确，否则假设错误．二、复合场中的特殊物理模型电场可以对带电粒子有电场力的作用，而磁场对运动的带电粒子有洛仑兹力作用。
当电场和磁场共同存在时，对带电粒子也会施加影响，这一知识在现代科学技术中有着广泛的应用。
1、带电粒子在电场力和洛仑兹力同时作用下的运动主要有三种，即（1）速度选择器、（2）磁流体发电机、（3）电磁流量计和（4）霍尔效应。
2、带电粒子在电场力与洛仑兹力递次作用可交替作用下的运动也有三种应用，即电视显像管、（5）质谱仪和（6）回旋加速器。
（1）粒子速度选择器如图所示，粒子经加速电场后得到一定的速度v 0，进入正交的电场和磁场，受到的电场力与洛伦兹力方向相反，若使粒子沿直线从右边孔中出去，则有qv 0B ＝qE,v 0=E/B ，若v= v 0=E/B ，粒子做直线运动，与粒子电量、电性、质量无关。
若v ＜E/B ，电场力大，粒子向电场力方向偏，电场力做正功，动能增加．若v ＞E/B ，洛伦兹力大，粒子向磁场力方向偏，电场力做负功，动能减少．（2）磁流体发电机如图所示，由燃烧室O 燃烧电离成的正、负离子（等离子体）以高速。
喷入偏转磁场B 中．在洛伦兹力作用下，正、负离子分别向上、下极板偏转、积累，从而在板间形成一个向下的电场．两板间形成一定的电势差．当qvB=qU/d 时电势差稳定U ＝dvB ，这就相当于一个可以对外供电的电源．（3）电磁流量计．电磁流量计原理可解释为：如图所示，一圆形导管直径为d ，用非磁性材料制成，其中有可以导电的液体向左流动．导电液体中的自由电荷（正负离子）在洛伦兹力作用下纵向偏转，a,b 间出现电势差．当自由电荷所受电场力和洛伦兹力平衡时，a 、b 间的电势差就保持稳定．由Bqv=Eq=Uq/d ，可得v=U/Bd.流量Q=Sv=πUd/4B（4）霍尔效应如图所示，厚度为h ，宽度为d 的导体板放在与它垂直的、磁感应强度为B 的匀强磁场中，当电流通过导体板时，在导体的上侧面A 和下侧面A ＇之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应．实验表明，当磁场不太强时，电势差U 、电流I 和磁感强度B 之间的关系为U=KIB/d ，式中的比例系数K 称为霍尔系数．霍尔效应可解释如下：外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一侧会出现多余的正电荷，从而形成横向电场，横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力，当静电力与洛伦兹力达到平衡时，即eU/h=evB ，导体板上、下两侧之间就会形成稳定的电势差．又通过导体的电流强度I=nev （dh ），以上两式联列，并将U=KIB/d 代入得K=1/ne 。
磁场在日常生活和科研中的应用场景
磁场在日常生活和科研中的应用场景磁场在日常生活和科研中有着广泛的应用。
从日常生活的电器和工具到科学研究中的高端技术设备，磁场的应用无处不在。
本文将就磁场在日常生活和科研中的应用场景进行介绍。
首先，让我们来看看磁场在日常生活中的应用。
磁力的应用几乎无所不在，它在电动机、发电机、扬声器、磁悬浮列车、电梯、洗衣机、微波炉等许多电器和工具中都有着重要的作用。
在电动机和发电机中，磁场是转化电能为机械能或者机械能为电能的重要工具。
电动机中，磁场通过与电荷的相互作用，使电动机产生动力，实现电能向机械能的转换；而在发电机中，通过电动机产生的机械能，通过磁场的作用将机械能转换为电能。
在扬声器中，电流在磁场中流动，产生振动，使扬声器发出声音。
而在磁悬浮列车和电梯中，磁场则通过斥力或引力的作用，实现列车或电梯的悬浮或者运行。
在洗衣机中，电机产生的转动动力通过磁场传动到洗衣机的桶上，从而完成衣物的洗涤；而在微波炉中，磁场通过对微波炉内的食物产生旋转热量，实现对食物的加热。
此外，磁场在科研领域中也有着广泛的应用。
在医学领域，MRI技术就是基于磁场的应用。
MRI是一种通过磁场和无线电波对人体进行成像的技术。
在MRI扫描过程中，人体会被放置在一个强大的磁场中，然后通过向人体发出无线电波并对其反射进行测量，从而获得人体内部的高清图像。
在材料科学领域，磁场也有着重要的应用。
例如，在磁性材料的研究中，磁场可以通过改变材料中的磁矩方向来研究材料的磁性能和磁场响应特性。
这些研究对于制备高性能的磁性材料以及磁存储器件具有重要意义。
在天文学领域，磁场也扮演着重要的角色。
地球的磁场对于我们的生活有着重要的影响，它能够阻挡来自太阳的宇宙射线。
对于太阳和其他天体中的磁场，科学家们也在进行连续的研究，以深入了解宇宙中的磁场结构和演化规律。
另外，磁场在能源、环境保护等领域也有着重要的应用。
例如，在能源领域，磁场可用于储能领域，研究者们通过控制磁场来实现对电池中材料的磁性之间的相互作用，以提高电池的储能效率。
磁场与电磁感应的应用技术
磁场与电磁感应的应用技术磁场与电磁感应是现代科技中重要的物理现象，它们的应用技术在各个领域都起到关键作用。
本文将重点探讨磁场与电磁感应在电力输送、电动机、传感器和医学影像等方面的应用。
一、电力输送磁场与电磁感应在电力输送中起到了不可或缺的作用。
通过电力输送，电能可以迅速、高效地从发电厂传输到不同的地方。
而磁场与电磁感应技术则实现了电力输送的高效性。
直流输电是一种常见的电力输送方式，而交流输电则更为常用。
在交流输电中，变压器是必不可少的设备。
变压器依靠磁场与电磁感应原理，将电压从发电厂提高到传输所需的高电压，再通过变电站将其降低到适合家庭和商业用途的低电压。
磁场与电磁感应技术的应用，使得电力输送更加高效、安全可靠。
二、电动机电动机是利用电能转化为机械能的关键设备，在各种机械装置中得到广泛应用。
电动机实现了可持续和高效能的运转，而磁场与电磁感应则是电动机的核心原理。
根据电磁感应原理，当通电导体处于磁场中时，会受到力的作用。
电动机利用这个原理，通过不断交替导电线圈的通电与断电，实现了转子的旋转运动。
这样，电能就被转化为了机械能。
电动机的应用范围十分广泛，从家电中的洗衣机、空调到工业中的机械设备，都需要电动机来驱动。
三、传感器传感器是一种能将各种物理量转化为电信号的装置，是许多现代技术的基础部分。
磁场与电磁感应技术在传感器中的应用，使得传感器能够便捷地感知和测量各种物理量。
磁传感器是一类常用的传感器，它通过对磁场的感知，将磁场信号转化为电信号。
磁传感器在导航、位置检测、安全控制等领域都得到了广泛应用。
另外，电磁感应还可以用于电流、电压、温度、湿度等物理量的测量，进一步扩展了传感器的应用范围。
四、医学影像磁场与电磁感应技术在医学影像领域起到了突出的作用。
核磁共振成像（MRI）就是一种基于磁场与电磁感应原理的医学影像技术。
MRI利用磁场的强弱和方向差异以及对患者体内所产生的信号进行测量和分析，从而形成图像。
电磁学在现代科技中的应用转载
电磁学在现代科技中的应用转载电磁学在现代科技中的应用(转载)00电子信息科学与技术2004级金鑫（版权属原作者所有，本贴只为学习所引用）自从科学家发现了电和磁，几个世纪的时间里，电磁改变了整个世界。
而在现代科技中，电磁的应用更是无处不在。
下面将重点介绍电磁在现代科技中民用和军用两方面的重要应用--磁悬浮列车和电磁炮。
（一）民用--磁悬浮列车磁悬浮列车的原理并不深奥。
它是运用磁铁"同性相斥，异性相吸"的性质，使磁铁具有抗拒地心引力的能力，即"磁性悬浮"。
科学家将"磁性悬浮"这种原理运用在铁路运输系统上，使列车完全脱离轨道而悬浮行驶，成为"无轮"列车，时速可达几百公里以上。
这就是所谓的"磁悬浮列车"，亦称之为"磁垫车"。
由于磁铁有同性相斥和异性相吸两种形式，故磁悬浮列车也有两种相应的形式：一种是利用磁铁同性相斥原理而设计的电磁运行系统的磁悬浮列车，它利用车上超导体电磁铁形成的磁场与轨道上线圈形成的磁场之间所产生的相斥力，便车体悬浮动物运行的铁路；另一种则是利用磁铁异性相吸原理而设计的电动力运行系统的磁悬浮列车，它是在车体底部及两侧倒转向上的顶部安装磁铁，在T形导轨的上方和伸臂部分下方分别设反作用板和感应钢板，控制电磁铁的电流，使电磁铁和导轨间保持10─15毫米的间隙，并使导轨钢板的吸引力与车辆的重力平衡，从而使车体悬浮于车道的导轨面上运行。
磁悬浮列车与当今的高速列车相比，具有许多无可比拟的优点：由于磁悬浮列车是轨道上行驶，导轨与机车之间不存在任何实际的接触，成为"无轮"状态，故其几乎没有轮、轨之间的摩察，时速高达几百公里；磁悬浮列车可靠性大、维修简便、成本低，其能源消耗仅是汽车的一半、飞机的四分之一；噪音小，当磁悬浮列车时速达300公里以上时，噪声只有656分贝，仅相当于一个人大声地说话，比汽车驶过的声音还小；由于它以电为动力，在轨道沿线不会排放废气，无污染，是一种名副其实的绿色交通工具。
磁场在科技生活中的应用2
磁场在科技生活中的应用（2）1．如图所示,一束质量、速度和电荷量不同的正离子垂直地射入匀强磁场和匀强电场正交的区域里,结果发现有些离子保持原来的运动方向，有些未发生任何偏转。
如果让这些不偏转的离子进入另一匀强磁场中，发现这些离子又分裂成几束，对这些进入另一磁场的离子，可得出结论A．它们的动能一定各不相同 B.它们的电荷量一定各不相同C．它们的质量一定各不相同 D.它们的电荷量与质量之比一定各不相同2．如图是医用回旋加速器示意图，其核心部分是两个D形金属盒，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源相连，现分别加速氘核和氦核。
下列说法中正确的是A．它们的最大速度相同B．它们的最大动能相同C．它们在D形盒中运动的周期相同D．仅增大高频电源的频率可增大粒子的最大动能3．回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示，要增大带电粒子射出时的动能，则下列说法中正确的是A．增大磁场的磁感应强度B．增大匀强电场间的加速电压C．减小狭缝间的距离D．减小D形金属盒的半径4．回旋加速器在科学研究中得到了广泛应用，其原理如图所示．D1和D2是两个中空的半圆形金属盒，置于与盒面垂直的匀强磁场B中，它们接在电压为U、周期为T的交流电源上．位于D1圆心处的质子源A能不断产生质子（初速度可以忽略），它们在两盒之间被电场加速．忽略质子在电场中的运动时间，下列说法中正确的是A．若仅将加速电压变为U/2，质子在回旋加速器中运行时间将增大为原来的两倍B．若仅将磁感应强度变为2B，质子在回旋加速器中运行时间将增大为原来的两倍C．若只将电压的周期变为2T，质子在回旋加速器中运行时间将增大为原来的两倍D．质子第n5．右图甲是回旋加速器的原理示意图。
其核心部分是两个D型金属盒，在加速带电粒子时，两金属盒置于匀强磁场中(磁感应强度大小恒定)，并分别与高频电相连。
磁场的应用与技术
磁场的应用与技术磁场是一种重要的物理现象，广泛应用于各个领域。
磁场的应用与技术在现代科学和工程中发挥着关键作用，不仅在电子设备、医学和环境保护等方面有着广泛应用，还在能源、通信和交通等领域中发挥着重要的作用。
本文将探索磁场的应用与技术在不同领域中的具体应用。
一、电子设备磁场在电子设备中有着重要的应用。
例如，磁记录技术广泛应用于磁带、硬盘等存储介质中。
通过调节磁场的方向和强度，可以将数据编码成磁性信号，并在设备中读取这些信号以实现数据存储和读取。
此外，磁场还可以用于电磁铁、电磁感应和变压器等电子元件的工作原理中。
通过应用电磁感应现象，我们可以制造发电机和变压器，实现能量的转换和传输。
二、医学磁场在医学中有广泛的应用。
磁共振成像（MRI）技术是一种利用磁场和无线电波产生详细的图像的医学成像技术。
通过在磁场中排列和激发原子核，可以获取人体组织的详细图像，用于诊断和治疗疾病。
此外，磁场还可以用于磁疗，通过施加磁场来促进人体的自愈能力。
磁疗被广泛应用于疼痛管理、创伤康复和健康促进等方面。
三、环境保护磁场在环境保护中也有着重要的应用。
例如，磁分离技术用于废水处理和固废处理中。
通过施加磁场，可以将污染物和固体杂质从废水或固废中分离出来，从而净化环境。
此外，磁性材料也被广泛应用于环境污染治理中。
例如，通过利用磁性吸附剂吸附污染物，然后利用磁场将其分离和回收，可以有效地解决水和土壤污染等问题。
四、能源磁场的应用在能源领域也扮演着重要的角色。
例如，磁流体发电机技术利用磁场和磁流体的相互作用来产生电能。
磁流体发电机可以利用地热能、风能等可再生能源，将其转换为电能。
此外，磁聚变技术是一种实现核聚变的方法之一，通过利用强磁场来控制离子运动，达到高温和高压条件，从而实现核聚变反应，释放巨大的能量。
五、通信磁场的应用在通信领域也有着重要的地位。
例如，磁电传感器和磁头被广泛应用于计算机硬盘和磁带驱动器中，用于读取和写入数据。
此外，磁传感器还被用于制作指南针、地震检测仪和磁条卡等设备。
磁场在日常生活和科研中的应用场景
磁场在日常生活和科研中的应用场景磁场是自然界中一种十分重要的物理现象，它的存在和作用贯穿了人类的日常生活和科研领域。
磁场的应用场景非常广泛，涉及到许多领域，比如电子设备、医疗器械、磁共振成像、地球科学和能源等。
本文将就磁场在这些方面的应用进行介绍。
磁场在电子设备中的应用是最为常见的。
如今，我们的日常生活几乎少不了与磁场有关的电子设备，比如电视、电脑、手机、音响等。
这些设备中往往都有磁性元件，比如电动机、扬声器、磁存储器件等，这些都离不开磁场的作用。
磁场在电磁感应、电磁波传输等方面也发挥着重要的作用。
磁场的控制和利用对于电子设备的设计和制造具有至关重要的意义。
磁场在医疗器械领域也有着广泛的应用。
其中最为典型的就是磁共振成像（MRI）技术。
MRI技术利用强大的磁场和无线电波来生成人体内部的影像，对于医学诊断和病理学研究具有重要的作用。
磁场还广泛应用于磁疗、神经科学领域、心脏起搏器等医疗器械的设计和研发中。
磁场在地球科学领域也有着重要的应用。
地球本身就是一个巨大的磁体，其磁场对地球大气层的形成、导航系统的运行以及生物的导航等都具有影响。
科研人员利用磁场的特性来研究地球的内部结构、地质构造和地球动力学，以及对地震、地磁暴等地质灾害的预测和研究。
在能源领域，磁场也有着重要的应用。
比如在发电机、变压器、电力传输等方面，都需要利用磁场的原理。
磁场对能源的传输、转换和储存都起着至关重要的作用。
而且，磁场也在能源开采中具有重要应用，比如磁测法在矿产勘探中的应用，磁悬浮技术的研究和应用等。
磁场在日常生活和科研中的应用场景非常广泛，涉及到了电子设备、医疗器械、磁共振成像、地球科学和能源等多个领域。
磁场的重要性不言而喻，可以说现代社会离开了磁场的应用，许多方面都将受到重大影响。
对磁场的深入研究和应用将会为人类社会带来更多的创新和发展。
电磁现象在现代科技中的应用
电磁理论在现代科技中的应用1．质谱仪（1）构造：如图所示，由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等。
（2）原理：粒子由静止在加速电场中被加速，根据动能定理 ① 粒子在磁场中受洛伦兹力偏转，根据牛顿第二定律 ②8．如图5-6-15所示为贝恩布里奇（Bainbridge ）设计的用来测量同位素荷质比的仪器。
有一束速度相同的同位素离子流（有两种离子）以相同的速度通过狭缝S1、S2，向下运动到两极板P1、P2之间，在这两极板之间有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B1，同时加一水平向右的匀强电场，电场强度为E ，调节E 、B ，使离子沿着直线通过狭缝S3，然后进入半圆形的匀强磁场区域，此区域的磁感应强度为B2，最后离子在此匀强磁场中做匀速圆周运动，经过半个圆周打到照相底片上D1、D2两点，测量出S3D1=L1，S3D2=L2。
试求这两种离子的荷质比。
(（q/m ）1=2E/B1B2L1， （q/m ）2=2E/B1B2L 。
)（11年北京）23．（18分）利用电场和磁场，可以将比荷不同的离子分开，这种方法在化学分析和原子核技术领域有重要的应用。
如图所示的矩形区域ABDG （AC 边足够长）中存在垂直于纸面的匀强磁场，A 处有一狭缝。
离子源产生的离子，经电场加速后穿过狭缝沿垂直于GA 且垂直于磁场的方向射入磁场，运动到GA 边，被相应的收集器收集。
整个装置内部为真空。
已被加速的两种正离子的质量分别是1m 和2m （1m ＞2m ），电荷量均为q 。
加速电场的电势差为U 。
离子进入电场时的初速度可以忽略。
不计重力，也不考虑离子间的相互作用。
（1） 求质量为1m 的离子进入磁场时的速度1v ；（2） 当磁感应强度的大小为B 时，求两种离子在GA 边落点的距离s;（3） 在前面的讨论中忽略了狭缝宽度的影响，实际装置中狭缝具有一定的宽度。
若狭缝图5P 1 P 2 图5-6-15过宽，可能使两束离子在GA边上的落点区域交叠，导致两种离子无法完全分离。
磁场与现代科技
一、速度选择器磁场与现代科技必须满足平衡条件：qvB=qE，故v=E/B这样就把满足v=E/B的粒子从速度选择器中选择出来。
如图所示，由所受重力可以忽略不计，运动方向相同而速率不同的正离子组成的粒子束射入相互正交的匀强电场和匀强磁场所组成的区域，已知电场强度大小为E方向向下；磁场的磁感应强度为B，方向垂直于纸面向里，若粒子运动轨迹不发生偏折(重力不计) 带电粒子不发生偏折的条件跟粒子的质量、所带电量均无关，跟粒子所带电荷的正负也无关，只跟粒子的速度有关。
且对速度的方向进行选择，如图若从右侧入射则不能射出场区。
注意：⑴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。
⑵速度选择器只选择速度大小而不选择粒子的种类。
即只要，粒子能沿直线匀速通过选择器，而与粒子的电性、电量、质量无关。
(不计重力)⑶对于某一确定的速度选择器，有确定的入口和出口，在如图所示的选择器中，入口在左端，出口在右端，若带电粒子从右端射入时，由于洛伦兹力和电场力同向，粒子必发生偏转。
【例1】如图所示，a、b是一对平行金属板，板间存在着方向竖直向下的匀强电场及方向垂直纸面向里的匀强磁场，一个不计重力的带电粒子从两板左侧正中位置以初速度v沿平行于金属板的方向射入场区。
若撤去磁场，电场保持不变，则带电粒子进入场区后将向上偏转，并恰好从a板的右边边缘处飞出；若撤去电场，【例1】磁场保持不变，则带电粒子进入场区后将向下偏转，并恰好从b板的右边边缘处飞出。
现电场和磁场同时存在，下面的判断中哪个正确？( )A．带电粒子将做匀速直线运动B．带电粒子将偏向a板一方做曲线运动C．带电粒子将偏向b板一方做曲线运动D．无法确定带电粒子做哪种运动二、质谱仪如图所示，离子源S产生质量为m，电量为q正离子(所受重力不计)。
离子出来时速度很小(可忽略不计)，经过电压为U电场加速后进入磁感应强度为B匀强磁场中做匀速圆周运动，经过半个周期打到胶片上的某点。
测出该圆周的半径r即可求得粒子的荷质比。
磁场在科学技术中的应用
v
–
E
I
+
+
+
P 型半导体
N 型半导体
IB 2）测量磁场： 霍耳电压 U H RH d
霍尔效应之应用实例
3）霍尔磁性开关 基本原理：当磁极正对霍尔器件
且间距固定时，若中间无铁磁性 物质阻挡，磁路畅通，则有霍尔 磁 电压；若中间有铁磁性物质阻挡， 钢 磁路断，则无霍尔电压。
霍尔器件
铁磁性 转轮
电极 等 离 子 气 f洛 B E f洛 电极 Q q FL v E
B
I
发 电 通 道
E H
B
v
q
FL
I
平衡条件：qE=qvB
电 势 差： U= Ed= dvB
霍尔效应之应用实例
1）判断半导体的类型：
+ B –
+ F
+
–
B I
–
F
–
+
–
v
E –
2 1 2 e L1U d1 at1 2 2mv2b
离开电场时竖直向上的分速度为
eL 1U v 1 at 1 mvb
电子离开电场后做匀速直线运动，经t2时间到达荧光屏 t2=L2 /v eUL 1L 2 d 2 v t 2 t2时间内向上运动的距离为 mv 2b 这样，电子向上的总偏转距离为 d d d eU L (L L1 ) 1 2 1 2 e Ud mv 2b 2 2 可解得
解：（1）当电子受到的电场力与洛沦兹力平衡时，电子做匀速 直线运动，亮点重新回复到中心O点，设电子的速度为v，则 evB=eE 得 v=E/B 即 v=U/Bb （2）当极板间仅有偏转电场时，电子以速度v进入后，竖直方 向作匀加速运动，加速度为 a = eU / mb 电子在水平方向作匀速运动，在电场内的运动时间为 t 1=L/v 这样，电子在电场中，竖直向上偏转的距离为
磁场在生活科技中的应用1
下端积累了负电荷
洛仑兹力与电场力平衡 载流子不再漂移
上下两端形成电势差
由于电荷的积累，形成静电场－霍尔电场
EH
电荷受电力
电势差为
霍尔系数 霍尔电阻 由电流强度的定义有
霍尔系数 霍尔电阻
谢谢,再见!
B=0.48T
二、电磁炮
例题: 根据磁场对电流会产生作用力的原理，人们研制出一种新型
的发射炮弹的装置－电磁炮，电磁炮是一种理想的兵器，它的 主要原理如图所示，1982年澳大利亚国立大学制成了能把2．2 ｇ的弹体（包括金属杆ＥＦ的质量）加速到10ｋｍ／ｓ的电磁 炮（常规炮弹速度大小约为2ｋｍ／ｓ），若轨道宽2ｍ，长为 100ｍ，通过的电流为10Ａ，则轨道间所加匀强磁场的磁感应强 度为多少Ｔ？磁场力的最大功率Ｐ为多大？（轨道摩擦不 计）．
关于回旋加速器的几个问题
1:回旋加速器中的D形盒 的作用是什么?
它的作用是静电屏蔽，使带电粒子在圆周运动过程中只处在磁 场中而不受电场的干扰，以保证粒子做匀速圆周运动
2:回旋加速器中所加交变电压的频率f多大?
回旋加速器中所加交变电压的频率f,与带电粒子做匀速圆周运 动的频率相等: 3:回旋加速器最后使粒子得到的能量多大?
选择速度 V=E/B 的粒子
与粒子带电正负无关. 与质量无关(重力不计) 与速度方向有关
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二:磁流体发电机
例题:
磁流体发电是一项新兴技术，它可以把气体的内能直接转化为电能，图示是磁 流体发电机的装置：Ａ、Ｂ组成一对平行电极，两极间距为ｄ,内有磁感强度为 Ｂ的匀强磁场，现持续将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量带正 电和带负电的微粒，而从整体来说呈中性）垂直喷射入磁场，每个离子的速度 为ｖ，电量大小为ｑ，忽略两极之间等效内阻，稳定时，A和B两板间便产生电 压。如果把A和B与用电器连接，A和B就是一个直流电源的两个电极。
高中物理电磁学知识在生活中的应用
高中物理电磁学知识在生活中的应用高中物理电磁学知识在生活中的应用是非常广泛和重要的。
电磁学是研究电和磁现象以及它们之间相互关系的学科，掌握了相关的知识和技能，可以应用到生活的各个方面。
以下是一些典型的例子：1. 电能的输送和利用：电力是现代社会不可或缺的能源之一，电磁学的知识可以帮助我们理解和应用电能输送的原理和方法。
我们可以利用电磁感应的原理，通过发电机将机械能转化为电能，然后通过输电线路将电能送到我们家中，供电给各种家用电器和设备使用。
2. 电磁波的应用：电磁波是一种具有特定频率和波长的电磁辐射。
我们在日常生活中常常会接触到无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线等不同频率的电磁波。
利用电磁波的特性，我们可以实现无线通信、无线遥控、无线充电等技术，方便了我们的生活。
3. 电子设备的运作原理：电磁学知识对于理解和运用电子设备，如电视、电脑、手机等具有重要意义。
这些设备中的电子元件，如电容器、电感器、电子管、晶体管等，均涉及到电磁学原理。
掌握电磁学知识可以帮助我们理解电子设备的运作方式，解决相关问题，提高设备的使用效果和寿命。
4. 磁力的应用：磁力是电磁学中的一个重要内容。
我们可以利用磁力制造电机、发电机、电磁铁等电磁设备，并应用于工业、交通、医疗等领域。
交通中的电动车、电梯、高速列车等都离不开电机的应用；医疗中的MRI（核磁共振）技术则利用了磁力的特性。
5. 磁场的应用：磁场是电势满足拉普拉斯方程的解的矢量场。
我们可以利用磁场的特性实现磁浮技术、磁悬浮列车、磁共振成像等应用。
磁浮技术通过磁场的作用，使物体在空中悬浮，减小了机器的磨损和耗能；磁共振成像则利用了磁场与人体内部的相互作用，来观察和诊断人体内脏的情况。
高中物理电磁学知识在生活中的应用非常广泛。
掌握了这些知识，我们可以更好地理解和利用电磁现象，解决实际问题，提高生活和工作的效率。
电磁学的应用也在不断地发展和创新，为我们的生活带来越来越多的便利和便利。
磁场技术在现代农业中的应用（专业详细）
磁场技术在现代农业中的应用（专业详细）第一章磁场知识第一节磁场的概念及类型第二节电磁场知识第三节地磁场知识第四节磁场的生物效应第二章磁铁知识第一节磁铁的一般知识第二节电磁铁知识第三章磁的应用第一节磁铁的应用第二节磁化技术的运用第三节磁化器的原理及应用第四节磁化水第五节磁场处理对种子发芽的影响第六节磁处理对植物生长的影响第一章磁场知识第一节磁场的概念及类型一、磁场的概念1、磁场的简易定义。
对放入其中的小磁针有磁力的作用的物质叫做磁场。
磁场是一种看不见，而又摸不着的特殊物质。
磁体周围存在磁场，磁体间的相互作用就是以磁场作为媒介的。
2、磁场的实质。
电流、运动电荷、磁体或变化电场周围空间存在的一种特殊形态的物质。
由于磁体的磁性来源于电流，电流是电荷的运动，因而概括地说，磁场是由运动电荷或变化电场产生的。
3、磁场的特征。
磁场的基本特征是能对其中的运动电荷施加作用力，磁场对电流、对磁体的作用力或力距皆源于此。
而现代理论则说明，磁力是电场力的相对论效应。
二、磁场的表示与电场相仿，磁场是在一定空间区域内连续分布的矢量场，描述磁场的基本物理量是磁感应强度矢量B，也可以用磁感线形象地图示。
然而，作为一个矢量场，磁场的性质与电场颇为不同。
运动电荷或变化电场产生的磁场，或两者之和的总磁场，都是无源有旋的矢量场，磁力线是闭合的曲线族，不中断，不交叉。
换言之，在磁场中不存在发出磁力线的源头，也不存在会聚磁力线的尾闾，磁力线闭合表明沿磁力线的环路积分不为零，即磁场是有旋场而不是势场（保守场），不存在类似于电势那样的标量函数。
三、磁感应强度1、定义。
磁感应强度是描述磁场强弱和方向的基本物理量，是矢量。
磁感应强度B在所有点上的散度均为零。
与磁力线方向垂直的单位面积上所通过的磁力线数目，又叫磁力线的密度，也叫磁通密度，用B表示，单位为特斯拉，符号T。
由于历史的原因，与电场强度E对应的描述磁场的基本物理量被称为磁感应强度B，而另一辅助量却被称为磁场强度H，名实不符，容易混淆。
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1、右图为云室中某粒子穿过铅板 Ｐ前后的轨迹,室中匀强磁 场的方向与轨迹所在平面垂直(图中垂直于低面向里）,由此可知此粒子 (A ) A.一定带正电 Ｂ.一定带负电 Ｃ．不带电 D.可能带正电，也可能带负电
不断地增加。带电粒子在磁场中作匀速圆周运动的周期为
T
2ｍ qB
,为达到不断加速的目的，要在
A
A
上加上周期
也为 T
T电
的交变电压。即
T
2ｍ qB
4、磁流体发电机
如图所示是磁流体发电机，其原理是:等离子气体喷入磁场，正、负离子在洛仑兹力作用下
发生上下偏转而聚集到 A 、 B 板上,产生电势差，设 A 、 B 平行金属板的面积为 S ，相距 l , 等离子体的电阻率为 ,喷入气体速度为 v ,板间磁场的磁感强
2、下图是测量带电粒子质量的仪器工作原理示意图。设法是某有机化合物的气态分子 导入图中所示的容器Ａ中，使它受到电子束轰击，失去一个电子 变成正一价的分子离子。分子离子从狭缝 s1 以很小的速度进入电 压为 U 的加速电场区(初速不计),加速后,再通过狭缝 s2、s3 射入磁
感强度为Ｂ的匀强磁场，方向垂直于磁场区的界面 PQ。最后，分子离子打到感光片上，形
解析：导管液体最后处于平衡状态,即
qU qvB 得 v U
d
Bd
所以 Q ( d )2 v d 2 U dU
2
4 Bd 4B
v d
b
课堂主体参与(教案）
【学习目标】
1、掌握速度选择器的工作原理和计算方法。
２、掌握质谱仪的工作原理及其应用。
３、知道磁流体发电机的发电原理。
4、知道回旋加速器的基本构造和加速原理。
【重点、难点】
1、本节重点：速度选择器、质谱仪、磁流体发电机、回旋加速器的应用。
2、本节难点：回旋加速器的加速原理及其应用。
【学习内容】
一、课前自主学习检查
1、月球探测器在研究月球磁场分布时发现,月球上的磁场极其微弱。探测器通过测量运动电
子在月球磁场中的轨迹来推算磁场强弱的分布:下图是探测器在月球上 A、B、C、Ｄ四个位
置所探
测到的电
子运动
轨迹的照
A B 片，设在各位置电子速率相同,且电子进入磁场时速度方向均与磁场方向垂直。则由照片可
C
D
判断这四个位置中磁场最强的是( Ａ )
２、质子和α粒子在同一匀强磁场中作半径相同的圆周运动，由此可知质子的动能 E1 和α 粒子的运动 E2 之比 Ｅ1 :Ｅ2 等于（B ).
Ａ.4： 1ﻩB．1 ：2 Ｃ.1: 2 D.2: 1
度为 B ，板外电阻为 R ，当等离子气体匀速通过 A 、 B 板间
时， A 、 B 板上聚集的电荷最多,板间电势差最大，即为电源 电动势,此时离子受力平衡,铜质导电板置于匀强磁场中，通电时铜板中电流方向向上.由于磁场的作
用，则(A） A.板左侧聚集较多电子,使 b 点电势高于 a 点电势
a Ib
B.板左侧聚集较多电子，使ａ点电势高于ｂ点电势
C.板右侧聚集较多电子，使 a 点电势高于 b 点电势
D.板右侧聚集较多电子,使 b 点电势高于 a 点电势
３、回旋加速器
回旋加速器原理如图 5 所示。 A0 处带正电的粒子源发出带正电的粒子以速度 v0 垂直进入匀 强磁场,在磁场中匀速转动半个周期,到达 A1 时，在 A1A1 处造成向上的电场，粒子被加速， 速率由 v0 增加到 v1 ，然后粒子以 v1 在磁场中匀速转动半个周期,到达 A2 时，在 A2 A2 处造成 向下的电场,粒子又一次被加速，速率由 v1 增加到 v2 ,如此继续 下去，每当粒子经过 A A 的交界面时都是被加速，从而速度
成垂直于纸面而且平行于狭缝 s３的细线。若测得细线到狭缝ｓ3 的距离为 d，导出分子离子
的质量 m 的表达式。
答案：以 m、ｑ表示离子的质量电量，以 v 表示离子从狭缝 s2 射出时的速度,由功能关
系可得
1 mv2 qU
①
2
射入磁场后,在洛仑兹力作用下做圆周运动,由牛顿定律可得
qvB m v 2
第三章-－磁场与现代科技应用
———————————————————————————————— 作者： ———————————————————————————————— 日期:
ﻩ
第三章 磁场与现代科技应用
课前自主学习（学案）
一、请学生自主复习教材第三章第 5、6 节 P104 至 P107。 二、结合复习的内容思考如下问题：
2、质谱仪
质谱仪的构造如图 3 所示，质谱仪由速度选择器和 MN 板右
侧的偏转分离磁场两部分组成。图示质谱仪先对离子束进行速
vS mg
+
B
M S B
-
N
度选择后,相同速率的不同离子在右侧的偏转磁场 B 中做匀速圆周运动，不同荷质比的离子 轨道半径不同,将落在 MN 板的不同位置，由此测定带电粒子的质量和分析同位素。
条件: qvB
qE
v
,故
E B
v
,这样就把满足
E B
的带电粒子从速度选择器中选择出来
v E 速度选择器只选择速度大小而不选择粒子的种类。即只要 B ，粒子就能沿直线匀速通过
选择器，而与粒子的电性、电量、质量无关。（不计重力)
对某一确定的速度选择器，有确定的入口和出口,如果将入口和出口对调,粒子必发生偏转。
②
R
式中 R 为圆的半径。感光片上的细黑线到ｓ3 缝的距离
d＝2R
③
解得
m qB2d 2
④
8U
3、如图所示,一圆形导管直径为 d ,用非磁性材料制成,导管内有导电的液体流动,强度为
B 的匀强磁场垂直液体流动方向而穿过一段圆形管道，若测得管内 a 、b 两点间的电势差为
U ,则管中液体的流量为多大? a
二、构建知识框架、剖析典型概念 1、速度选择器
+
f洛
如图 1 所示，在重力可以忽略不计情况下,运动方向相同而 f电
速率不同的正离子组成的离子束射入相互正交的匀强电场
-
和匀强磁场所组成的场区中，已知电场强度大小为 E ,方向
向下,磁场的磁感应强度为 B ,方向垂直纸面向里,若离子运动轨迹不发生偏转,必须满足平衡