磁场计算专题1
电流和磁场1(1)
Ii ni qvi .S
m
n,单位体积 内载流子总 数
I I i ni qvi .S q( ni vi ).S ( ni )q (
i 1 i 1 i 1
i 1
( ni vi )
i 1 m
m
n
i 1
).S
i
即： I nqv.S
或： I nqv.S v 是所有载流子平均速度
l1 2R
I
I1
l1
1
l2 2R
×
O
R
2 I2
l2
I
l1 l2 I1 I 2 s s
I1 l1 I 2 l 2
r r r BO B1O B2O 0
求圆心O 点的磁场 ５．如图， 解：
r B0 。
I
60
Bab Bcd RO 0I I 0 (cos1 cos 2 ) (cos 0 cos 30 ) 4 a 4 R cos 60 0I 3 (1 ) 2 R 2 0 I 2 0I 0I Bbc 4 R 3 6R 4 R
即：导体中某点电流密度的大小等于与该点载流子定向运动速 度方向垂直的单位面积上的电流强度。
单位：国际单位制A/m2 方向：该点正电荷定向运动的方向。
应用：已知电流密度分布求任意曲面电流强度
在曲面上取无限小面元通过面元dS的电流 r r dI j dS 通过任一面积 S 的电流强度
I
S
四、电源的电动势
1、电源 1).将正电荷从低电势处移至高电势处 以维持恒定电势差的装置。 2).非静电力（洛伦兹力，化学力，涡 旋电场力等等）
高中物理电磁学专题1：带电粒子在电磁场中的运动问题
的比荷 (q/m) 决定.
电偏转和磁偏转的比较
电偏转和磁偏转的比较
电偏转和磁偏转的比较
（一）带电粒子在有界匀强磁场中的运动
1. 有界匀强磁场问题是指只在局部存在匀强磁场，带电粒 子从磁场区域外垂直磁场方法进入磁场，在磁场区域内 经历一段匀速圆周运动后离开磁场区域的一类问题.
2. 由于磁场区域边界不同、带电粒子垂直进入磁场的方向 不同，造成粒子在磁场中运动的情形各不相同.
8．带电粒子在磁场中运动的多解问题 (4) 题目所给条件不足形成多解
若题目只给出了带电粒子在有界磁场的进入点、飞出点以 及轨迹，如图所示，即可形成多解．
8．带电粒子在磁场中运动的多解问题 (5) 带电粒子在运动的周期性形成多解
带电粒子在部分是电场，部分是磁场的空间运动时，运动 往往具有往复性，从而形成多解．
圆心的确定
(2) 已知入射方向和出射点的位置 通过入射点作入射方向的垂线，连接 入射点和出射点，作中垂线，这两条 垂线的交点就是圆弧轨道的圆心(如图 乙所示，P为入射点，M为出射点)．
依据：弦的垂直平分线过圆心
4. 求解带电粒子做圆周运动的半径和圆心角，主要是灵活 应用几何知识(勾股定理、三角函数等).
功
也可能不做功
理论基础
大小 力F=0的情况
洛伦兹力 B不一定为零
电场力
F＝qE
E一定为零
作用效果
只改变电荷运动的 既可以改变电荷运动
速度方向，不改变 的速度大小，也可以
速度大小
改变电荷运动的方向
U
若不计重力，则带电粒子只受电场力作用，
+
q
_ 应用动能定理：
v1 m v2 d
1 2
mv22
第十一章稳恒电流的磁场(一)作业解答
一、利用毕奥—萨法尔定律计算磁感应强度毕奥—萨法尔定律：304r rl Id B d⨯=πμ1.有限长载流直导线的磁场)cos (cos 4210ααπμ-=a I B ,无限长载流直导线a IB πμ20=半无限长载流直导线a IB πμ40=,直导线延长线上0=B2. 圆环电流的磁场232220)(2x R IR B +=μ，圆环中心R I B 20μ=，圆弧中心πθμ220∙=R I B电荷转动形成的电流：πωωπ22q q T q I === 【 】基础训练1、载流的圆形线圈(半径a 1 )与正方形线圈(边长a 通有相同电流I ．如图若两个线圈的中心O 1 、O 2处的磁感强度大小相同，则半径a 1与边长a 2之比a 1∶a 2为 (A) 1∶1 (B) π2∶1 (C) π2∶4 (D) π2∶8【 】基础训练3、有一无限长通电流的扁平铜片，宽度为a ，厚度不计，电流I 在铜片上均匀分布，在铜片外与铜片共面，离铜片右边缘为b 处的P 点的磁感强度B的大小为(A))(20b a I+πμ． (B)b b a aI +πln20μ．(C) b b a b I +πln 20μ． (D) )2(0b a I+πμ． 解法：【 】自测提高2、通有电流I 的无限长直导线有如图三种形状，则P ，Q ，O 各点磁感强度的大小B P ，B Q ，B O 间的关系为 (A) B P > B Q > B O . (B) B Q > B P > B O ． B Q > B O > B P ． (D) B O > B Q > B P ． 解法：根据直线电流的磁场公式和圆弧电流产生磁场公式可得【 】自测提高7、边长为a 的正方形的四个角上固定有四个电荷均为q 的点电荷．此正方形以角速度ω 绕AC 轴旋转时，在中心O 点产生的磁感强度大小为B 1；此正方形同样以角速度ω 绕过O 点垂直于正方形平面的轴旋转时，在O 点产生的磁感应强度的大小为B 2，则B 1与B 2间的关系为 (A) B 1 = B 2． (B) B 1 = 2B 2． (C) B 1 = 21B 2． (D) B 1 = B 2 /4． 解法：设正方形边长为a ω 相同，所以每个点电荷随着正方形旋转时形成的等效电流相同， 为当正方形绕AC 轴旋转时，一个点电荷在O 旋转产生电流，在O 点产生的总磁感小为O 点产生的磁感应强度的大小为基础训练12、一长直载流导线，沿空间直角坐标Oy 轴放置，电流沿y 正向．在原点O 处取一电流元l Id ，则该电流元在(a ，0，0)点处的磁感强度的大小为 ，方向为 。
3-1带电粒子在磁场中的运动经典例题
带电粒子在磁场中的运动一一、带电粒子(不计重力)在磁场中做圆周运动问题解题的一般步骤： 1、找圆心：①物理方法：两洛仑兹力延长线的交点为圆心②几何方法：弦的垂直平分线与一直径的交点2、求半径：①物理方法：由qvB=mv2/R 得 R=mv/qB②几何方法：利用三角知识和圆的知识求3、确定圆心角：①物理方法：圆心角φ等于运动速度的偏向角θ②几何方法：圆心角φ等于弦切角β的二倍 4、时间确定：a. 用公式 t =s / v 或 t =α/ω求b. 已知周期T ，所对应的圆心角为α时5、求其他量;题型分类：一、单边界磁场例题1．如图所示，x 轴上方有垂直纸面向里的匀强磁场.有两个质量相同，电荷量也相同的带正、负电的离子（不计重力），以相同速度从O 点射入磁场中，射入方向与x 轴均夹θ角.则正、负离子在磁场中A.运动时间相同B.运动轨道半径相同C.重新回到x 轴时速度大小和方向均相同D.重新回到x 轴时距O 点的距离相同例题2、 如图所示,在x 轴上方存在着垂直于纸面向里、磁感应强度为B 的匀强磁场,一个不计重力的带电粒子从坐标原点O 处以速度v 进入磁场,粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与x 轴正方向成120°角,若粒子穿过y 轴正半轴后在磁场中到x 轴的最大距离为a,则该粒子的荷质比和所带电荷的正负是（ ）A .aB23v,正电荷B .aB2v,正电荷C .aB23v,负电荷 D .aB2v,负电荷例题3、如图3-6-9所示，一个带负电的粒子以速度v 由坐标原点射入充满x 正半轴的磁场中，速度方向与x 轴、y 轴均成45°角．已知该粒子电量为－q ，质量为m ，则该粒子通过x 轴和y 轴的坐标分别是多少？ＡTt T t360或2απα==针对练习1、 如图直线MN 上方有磁感应强度为B 的匀强磁场。
正、负电子同时从同一点O 以与MN 成30°角的同样速度v 射入磁场（电子质量为m ，电荷为e ），它们从磁场中射出时相距多远？射出的时间差是多少？3、如图3-6-2所示，在y<0的区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直平面并指向纸面外，磁感应强度为B ．一带正电的粒子（不计重力）以速度v 0从O 点射入磁场，入射方向在xy 平面内，与x 轴正向的夹角为θ．若粒子射出磁场的位置与O 点的距离为，求该粒子的电荷量与质量之比q/m ．二、双边界磁场例题1. 三个速度大小不同的同种带电粒子,沿同一方向从如图所示的长方形区域的匀强磁场上边缘射入强磁场,当它们从下边缘飞出时对入射方向的偏角分别为90°、60°、30°,则它们在磁场中的运动时间之比 （ ） A .1∶1∶1B .1∶2∶3C .3∶2∶1D .1∶2∶3例题2．如图所示，一束电子（电量为e ）以速度v 0垂直射入磁感应强度为B ，宽为d 的匀强磁场中，穿出磁场时速度方向与电子原来入射方向的夹角为30°，则电子的质量是多少？穿过磁场的时间是多少？例题3、.如图所示，宽为d 的匀强磁场的磁感应强度为B ，方向垂直于纸面向里．现有一个电量为-q ，质量为m 的粒子（不计重力），从a 点以垂直于磁场边界PQ 并垂直于磁场的方向射入磁场，然后从磁场上边界MN 上的b 点射出磁场．已知ab 连线与PQ 成60º，求该带电粒子射出磁场时的速度大小。
专题1：带电粒子在匀强磁场的运动典型问题分析
枣庄三中2013——2014学年度高二物理学案使用日期：2013年12月__日 学号_______ 姓名___________专题1：带电粒子在匀强磁场的运动典型问题分析问题1.带电粒子的轨道半径和周期1．粒子圆周运动的半径：Bqv ＝m R v 2R ＝Bqmv2．粒子圆周运动的周期：T ＝vRπ2＝2π(Bq mv )/v ＝Bq m π2所以T ＝Bq m π23.带电粒子运动轨迹的圆心、半径的确定（1）已知入射方向和出射方向时，可以通过入射点和出射点作垂直于入射方向和出射方向的直线，两条直线的交点就是圆弧轨道的圆心，如图5-5-1（a ）所示，P 为入射点，M 为出射点，O 为轨道圆心。
（2）已知入射方向和出射点的位置时，可以通过入射点作入射方向的垂线，连接入射点和出射点，作其中垂线，这两条垂线的交点就是圆弧轨道的圆心，如图5-5-1（b ）所示，P 为入射点，M 为出射点，O 为轨道圆心。
（3）确定带电粒子运动圆弧所对圆心角的两个重要结论：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φ叫做偏向角，偏向角等于圆弧轨道M P对应的圆心角α，即α=φ，如图5-5-1（a ）所示。
（4）圆弧轨道M P所对应圆心角α等于PM 弦与切线的夹角（弦切角）θ的2倍，即α=2θ，如图5-5-1（b ）所示。
4、带电粒子在磁场中运动的时间的确定带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时，转一周所用时间可用公式T=qBmπ2确定，从式中可以看出粒子转一周所用时间与粒子比荷有关，还与磁场有关。
若要计算转过任一段圆弧所用的时间，则必须确定粒子转过的圆弧所对的圆心角θ，并由表达式t=πθ2T 确定通过该段圆弧所用的时间，其中T 即为该粒子做圆周运动的周期，转过的圆心角越大，所用时间越长。
典例1. 质量为m ，电荷量为q 的粒子，以初速度v 0垂直进入磁感应强度为B 、宽度为L 的匀强磁场区域，如图所示。
求(1)带电粒子的运动轨迹及运动性质(2)带电粒子运动的轨道半径(3)带电粒子离开磁场时的速率 (4)带电粒子离开磁场时的偏转角θ(5)带电粒子在磁场中的运动时间t(6)带电粒子离开磁场时偏转的侧位移图5-5-1问题2.带电粒子在有界磁场中运动问题1.带电粒子在半无界磁场中的运动典例2.一个负离子，质量为m ，电量大小为q ，以速率V 垂直于屏S 经过小孔O 射入存在着匀强磁场的真空室中(如图1).磁感应强度B 的方向与离子的运动方向垂直,并垂直于图1中纸面向里.(1)求离子进入磁场后到达屏S 上时的位置与O 点的距离.(2)如果离子进入磁场后经过时间t 到达位置P ,证求直线OP 与离子入射方向之间的夹角θ跟t 的关系。
第四章磁场习题(1)
第四章习题1.是非题〔1〕在均匀无穷大媒介质中,磁场强度的数值不仅与电流的大小和导体的形状有关,还与媒介质的性质有关.〔2〕两根靠得很近相互平行的直导线,若通以相反方向的电流,则它们互相吸引. 〔3〕如果通过某一截面的磁通为零,则该截面处的磁感应强度一定为零.〔4〕通电线圈在磁场中的受力方向,可以用左手定则判别,也可以用楞次定律判别. 〔5〕由自感系数定义式可知：当空心线圈中通过的电流i越小,自感系数L就越大. 〔6〕磁感应线的方向总是从N极指向S极.〔7〕磁导率是一个用来表示媒介质导磁性能的物理量,对于不同的物质就有不同的磁导率.〔8〕互感电动势的方向与线圈的绕向是有关的.〔9〕磁路中的欧姆定律是：磁感应强度与磁动势成正比,而与磁阻成反比.〔10〕线圈中感应电动势的大小跟穿过线圈的磁通的变化成正比,这个规律叫做法拉第电磁感应定律.〔11〕在同一变化磁通的作用下,感应电动势极性相同的端子叫做同名端.〔12〕线圈的铁心不是整块金属,而是许多薄硅钢片叠压而成,这是为了节约金属材料.2.选择题〔1〕如图所示,六根导线互相绝缘,所通电流均为I,区域A、B、C、D均为相等的正方形,那么,指向纸内的磁通量最大的区域是〔〕A．A区域B．B区域C．C区域D．D区域〔2〕如图所示,在研究自感现象的实验中,由于线圈L的作用,〔〕A．电路接通时,白炽灯不会发光B．电路接通时,白炽灯不能立即达到正常亮度C．电路切断瞬间,白炽灯突然发出比较强的光D．电路接通后,白炽灯发光比较暗〔3〕两个互感线圈反串时,等效电感为〔〕A．0≥反L B．0≤反L C．0=反L D．不能确定〔4〕在电磁感应现象中,下列说法正确的是〔〕A．导体相对磁场运动,导体内一定会产生感应电流B．导体作切割磁感应线运动,导体内一定会产生感应电流C．穿过闭合电路的磁通量发生变化,电路中就一定有感应电流D．闭合电路在磁场内作切割磁感应线运动,电路中就一定有感应电流〔5〕如图所示,A、B是两个用细线悬着的闭合铝环,当合上开关S的瞬间〔〕A．A环向右运动,B环向左运动B．A环向左运动,B环向右运动C．A、B环都向右运动D．A、B环都向左运动〔6〕如图所示,多匝线圈的电阻和电源的内电阻可忽略,两个电阻器的阻值都是R.S原来断开,电路中电流REI2=.现闭合S将一电阻器短路,于是线圈中有自感电动势产生,这自感电动势〔〕A．有阻碍电流的作用,最后电流由I0减为零B．有阻碍电流的作用,最后电流总小于I0C．有阻碍电流增大的作用,因而电流保持I0不变D．有阻碍电流增大的作用,但电流最后还是要增大到2I0〔7〕如图所示,在匀强磁场中,两根平行的金属导轨上放置两条平行的金属导线ab、cd,假定它们沿导轨运动的速度分别为v1和v2,且v2>v1.现要使回路中产生最大的感应电流,且方向为ba→,那么ab、cd的运动情况应为〔〕A．背向运动B．相向运动C．都向右运动D．都向左运动〔8〕在图中,当S闭合瞬间,B线圈中a、b电位的关系为〔〕A．bavv<B．bavv>C ．b a v v =D ．不能确定〔9〕如图所示,闭合电路ABCD 竖直放在匀强磁场中, 磁场方向垂直纸面向外,AB 段可沿导轨自由向下滑动, 当AB 由价值开始向下滑动时,则〔 〕 A ．A 端电位较低,B 端电位较高B ．AB 段在重力和磁场力的作用下最后匀速下滑C ．AB 段在磁场力作用下,以大于g 的加速度下滑D ．AB 段在磁场力作用下,速度逐渐减小〔10〕如图所示,L 为足够大的电感,电阻可忽略不计, EL1和EL2是两个相同的小白炽灯,如将S 闭合, 待灯亮度稳定后再断开.则随着S 的闭合和断开, EL1和EL2的亮度将是〔 〕A ．S 闭合：EL2很亮、EL1不亮,S 断开：EL1、EL2即熄灭B ．S 闭合：EL1很亮、EL2逐渐亮,最后一样亮,S 断开：EL2即灭、EL1逐渐灭C ．S 闭合：EL1、EL2同时亮,然后EL1灭、EL2不变,S 断开：EL2即灭、EL1亮一下后灭D ．S 闭合：EL1、EL2都亮, EL1从亮变暗至灭,EL2则同时变得更亮, S 断开：EL2即灭、EL1亮一下后灭〔11〕相同长度、相同截面积的两段磁路,a 段为气隙,磁阻为ma R ,b 段为铸钢,磁阻为mb R ,则〔 〕A ．mb ma R R =B ．mb ma R R =C ．mb ma R R >D ．条件不够,不能比较〔12〕如图所示,磁极中间通电直导体A 的受力方向为〔 〕 A ．垂直向上 B ．垂直向下 C ．水平向左 D ．水平向右3.填空题〔1〕如果环形线圈的匝数和流过它的电流不变,只改变线圈中的媒介质,则线圈内磁场强度将________,而磁感应强度将___________.〔2〕所谓磁滞现象,就是_______的变化总是落后于________的变化；所谓剩磁现象,就是当_________为零时,________不等于零.〔3〕如图所示,长10cm 的导线ab,通有3A 电流,电流方向从a 到b.将导线ab 沿垂直磁感应线方向放在一匀强磁场中,测得ab 所受磁场力为0.15N,则该区域的磁感应强度为________,磁场对导线ab 作用力的方向为_________.若导线ab 中的电流为零,那么该区域的磁感应强度为______.〔4〕有一空心环形螺旋线圈的平均周长为31.4cm,截面积为252cm ,线圈共绕有1000匝,若在线圈中通入2A 的电流,那么,该磁路中的磁阻为______,通过的磁通为______. 〔5〕有两根相互平行的长直导线A 、B,其中A 通有稳恒电流,B 是闭合电路的一部分,当它们互相靠近时,B 中产生的感应电流方向与A 中的电流方向______；互相远离时,B 中产生的感应电流方向与A 中的电流方向______. 〔6〕如图所示,如果线圈的电阻不计, 分析下述四种情况下,C 、D 两点电位的高低.①S 未接通时,________； ②S 闭合的瞬间,________；③S 闭合后,________； ④S 断开的瞬间,________.〔7〕在图示的螺线管中,放有一条形磁铁, 磁极已在图中标出.当磁铁突然向左抽出时, 端点A 的电位将比端点B 的电位_______； 当磁铁突然向右抽出时,端点A 的电位将 比端点B 的电位________.〔8〕一个线圈铁心的截面积为2.52cm ,线圈的匝数为2000匝,当线圈中电流由零增至2A 时,线圈从外电路共吸收能量0.4J,那么,该线圈的电感是_______,通过线圈的磁通为_______,线圈中的磁感应强度为_______.〔9〕图示出了A 、B 、C 三个线圈在铁心上的绕向,那么,可以确定端子________〔或端子_________〕为同名端.〔10〕两个相互靠近的线圈,已知甲线圈中电流的变化率为100A/s,在乙线圈中引起0.5V 的互感电动势,那么,两线圈间的互感系数为______.又若甲线圈中的电流是10A,那么甲线圈产生而与乙线圈交链的磁链是______.〔11〕自感线圈的横截面积为202cm ,共1000匝,通入图示的电流,在头2s 内产生的感应电动势为1V ,则线圈的自感系数为_______,1s 末线圈内部的磁感应强度 为_____,第3、4s 内线圈的自感电动势为_______, 第5s 内线圈中的自感电动势 为_______.〔12〕在匝数为1500匝的环形线圈中通以0.9A 的电流,测得其中的磁感应强度为0.9T,圆环的截面积为22cm ,那么,环形线圈中的磁通为_______,线圈的自感系数为_______,储存在线圈中的磁场能量是_______. 4.问答和计算题〔1〕把一根通有4A 电流、长为30cm 的导线放在匀强磁场中,当导线和磁感应线垂直时,测得所受的磁场力是0.06N,求：①磁场的磁感应强度；②如果导线和磁场方向成30º角,导线所受到的磁场力的大小.〔2〕如图所示,矩形线圈ab=cd=50cm,ad=bc=20cm,共有100匝,通以0.2A 的电流,方向如图所示.①为使线圈abcd 按图示方向转动,电磁铁上的线圈哪一端〔A 或B 〕接在直流电源正极上？哪一端接在负极上？②若线圈在图示位置所受的磁场力矩为0.2N •m,求匀强磁场的磁感应强度.〔3〕导线ab 可在导电轨道上无摩擦滑动,如图所示.Ab 长1m,匀强磁场的磁感应强度为0.8T,电源电动势E=2V,内阻不计,电阻R=5Ω.①当导线ab 运动的速度达到1m/s 时,它受多大的力？②导线ab 的最大速度可达多少？③若要使导线ab 以3m/s 的速度向右运动,则必须对ab 施以多大的力？〔4〕有一平均周长为80cm,截面直径为4cm 的环形螺旋线圈,线圈的匝数为5000匝,当线圈中通入5A 的电流,产生2105.7-⨯Wb 的磁通,求线圈铁心的相对磁导率. 〔5〕有一环形空心螺旋线圈,其外径为32cm,内径为28cm,线圈匝数为1500匝,其中电流为4.5A,求线圈中的磁通为多大？〔6〕如图所示,一矩形导电框架两端各串一电阻,Ω=11R ,Ω=22R ,放在匀强磁场中,其磁感应强度B=5T,方向如图所示.今有一导体AB,长0.2m,以1m/s 的速度在框架上向右滑动,求：①通过R1、R2的电流大小②磁场对导体AB 的作用力③电阻R1、R2上消耗的功率④外力作用于AB 做功的功率. 〔7〕如图所示,AB 、CD 是平行的金属导轨,ab 、mn 是压在导轨上的两条金属滚棒,磁场方向垂直纸面向外.当滚棒ab 向左运动时,mn 滚棒受力是什么方向？为什么？ 〔8〕如图所示,当可变电阻触点M 向右移动时,①标出L 2上感应电流的方向 ②指出AB 、CD 相互作用力的方向 ③指出线圈GHJK 的转动方向 〔9〕如图所示,有一匀强磁场,磁感应强度为3102-⨯T,在垂直于磁场的平面内,有一金属棒绕平行于磁场的O 轴按逆时针转动,转速为5r/s,已知棒长0.4m.求：①金属棒上产生的感应电动势多大？②O 、A 两端哪端电位高？〔10〕一个平行长度为15cm 、截面积为22cm 的铁氧体环形磁心上均匀分布500匝线圈,测出其电感为0.6H,试求磁心的相对磁导率.如果其它条件不变而匝数增加为2000匝,试求此线圈的电感. 〔11〕标出图中开关S 闭合瞬间互感电动势的极性.〔12〕如图所示的电路中,R 1=10Ω,R 2=20Ω,R 3=30Ω,U=12V ,L=20mH,C=50F μ,电路处于稳态,求：①L 中的电流和两端电压 ②C 上的电流和电压. 5.实验题〔1〕有两位同学,各自在一铁棒上绕一些导电线圈制成电磁铁.通电时电流都是从右端流入,从左端流出.但甲同学制成的电磁铁,左端时N 极,右端时S 极；而乙同学制成的电磁铁,恰好左端是S 极,右端是N 极.那么,他们各是怎样绕导线的？用简图表示出来. 〔2〕在研究电磁感应现象的实验中,如图所示.①首先把单刀双掷开关S1掷向A,待指针一摆动便立即断开,目的是_____________________________.②若测得电流从电流计的哪边接线柱进入,指针就向哪边偏转.当S1掷向B,再闭合S2时,电流计指针将________________；又当断开S2时,指针将______________③若把条形磁铁的S 极向线圈L1中插入时,指针将____________________；条形磁铁插入后不动时,指针将___________________.〔3〕分别用万用表欧姆档来测量阻值很大的电阻器、电容器、电感线圈〔其直流电阻很小〕三种元件时,指针的偏转情况各有什么不同？〔4〕读者可亲自动手做个小实验,观察电磁感应现象和验证楞次定律.类似《电工基础》〔第 2版,周绍敏主编〕第6章中图6-5所示,用薄金属片〔最好是铝片,质量轻,导电性能也较好〕弯成一个闭合圆环,用细线悬起,当磁铁〔条形磁铁或马蹄形磁铁〕的一端穿进环心时,环将随磁铁一起运动.当从环心抽出磁铁时,环仍然随磁铁同向移动.如果圆环不闭合,则无此现象产生.试用楞次定律来解释这个实验现象.。
高中物理匀强磁场
高中物理匀强磁场
高中物理：匀强磁场
一、定义
匀强磁场是指在一定区域内，磁感应强度大小和方向都相等且不变的
磁场。
二、匀强磁场的特点
1. 磁感应强度大小和方向都相等且不变；
2. 磁感应线是平行线且间距相等；
3. 磁力线是闭合曲线，且形状为圆形；
4. 在匀强磁场中，磁场力对静止的电荷无作用，只对运动着的电荷有
作用；
5. 在匀强磁场中，电荷在磁力的作用下沿着磁场力线做匀速圆周运动。
三、磁场力的计算
1. 磁场力公式：F=BqVsinθ，其中F为磁场力，B为磁感应强度，q为电荷量，V为电荷的速度，θ为磁场力和电荷速度的夹角。
这个公式可以用右手定则进行理解和计算。
2. 磁场力的方向：磁场力垂直于电荷速度和磁场力线，方向由右手定则确定。
四、运动规律
1. 电荷在匀强磁场中做圆周运动，圆周半径为：r=mV/qB，其中m为电荷质量。
2. 圆周运动的周期为：T=2πr/V=2πm/qB。
3. 运动的频率：f=1/T=qB/2πm。
五、应用
1. 医学中的核磁共振成像就是利用匀强磁场的原理。
2. 粒子加速器的电磁铁中，运用了匀强磁场原理，使带电粒子在加速器内做圆周运动。
3. 匀强磁场还被应用在磁悬浮列车等领域。
以上就是匀强磁场的一些基本知识和应用。
只有深入理解和掌握这些知识，才能更好地应用到实际生活中。
专题11 磁场(1)(解析版)
专题11 磁场（1）-高考物理精选考点专项突破题集一、单项选择题：（在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求）1、超导是当今高科技的热点之一，当一块磁体靠近超导体时，超导体中会产生强大的电流，对磁体有排斥作用，这种排斥力可使磁体悬浮在空中，磁悬浮列车就采用了这项技术。
磁体悬浮的原理是（）①超导体电流的磁场方向与磁体的磁场方向相同②超导体电流的磁场方向与磁体的磁场方向相反③超导体使磁体处于失重状态④超导体对磁体的磁力与磁体的重力相平衡A.①③B.①④C.②③D.②④【答案】D【解析】超导体中产生的是感应电流，根据楞次定律的“增反减同”原理，这个电流的磁场方向与原磁场方向相反，对磁体产生排斥作用力，这个力与磁体的重力达平衡，因此选项D正确。
故本题选D。
【考点】磁场的应用性【难度】中等2、中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。
”进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布示意如图。
结合上述材料，下列说法不正确的是（）A.地理南、北极与地磁场的南、北极不重合B.地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近C.地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行D.地磁场对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子有力的作用【答案】C【解析】根据题意知地理南北极与地磁场存在一个夹角叫磁偏角，两者不重合，因此选项A正确。
地磁南极在地理的北极附近，地磁北极在地理南极附近，因此选项B正确。
由于地磁场磁场方向沿磁感线切线方向，故只有赤道处才与地面平行，因此选项C错误。
在赤道处磁场方向水平，而射线是带电的粒子，运动方向垂直磁场方向，根据左手定则可得射向赤道的粒子受到洛伦兹力作用，因此选项D正确。
故本题选C。
【考点】地磁场【难度】中等3、如图所示，一根通电直导线垂直放在磁感应强度为1T的匀强磁场中。
在以导线截面的中心为圆心，r为半径的圆周上有a、b、c、d四个点。
已知a点的实际磁感应强度为0，则下列正确的是()A．直导线中的电流方向垂直纸面向外B．b点的实际磁感应强度为 2 T，方向斜向上，与B的夹角为45°C．c点的实际磁感应强度也为0D．d点的实际磁感应强度与b点相同【答案】B【解析】a点的磁感应强度为0，说明通电导线在a点产生的磁场方向水平向左，由安培定则知直导线中的电流方向垂直纸面向里，因此选项A错误。
专题1 安培力的大小及方向(解析版)
专题一安培力的大小及方向基本知识点1．安培力的大小(1)公式：F＝BIl sinθ其中θ为磁感应强度与通电导线之间的夹角．(2)说明：①当通电导线与磁感线垂直时，即电流方向与磁感线垂直时，所受的安培力最大：F＝BIL．②当通电导线与磁感线平行时，所受安培力为零．③适用条件：只有在匀强磁场中，在通电导线与磁场方向垂直的情况下，F＝BIL才成立．在非匀强磁场中，一般说来是不适用的，但在通电导线很短的情况下，可近似地认为导线所处的地方是匀强磁场．注：(1)F⊥I，F⊥B，但B与I不一定垂直．(2)若已知B、I方向，F方向惟一确定，但若已知B(或I)、F方向，I(或B)方向不惟一．2．当导线与磁场垂直时，弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直线的长度(如图所示)；相应的电流沿L由始端流向末端．3．不管是电流还是磁体，对通电导线的作用都是通过磁场来实现的，因此必须要清楚导线所在位置的磁场分布情况，然后结合左手定则准确判断导线的受力情况或将要发生的运动，在实际操作过程中，往往采用以下几种方法：(1)电流元法：把整段导线分为许多段直电流元，先用左手定则判断每段电流元受力的方向，然后判断整段导线所受合力的方向，从而确定导线运动方向(2)等效法：环形电流可等效成小磁针，通电螺线管可以等效成条形磁铁或多个环形电流，反过来等效也成立(3)特殊位置法：通过转动通电导线到某个便于分析的特殊位置(如转过90°)，然后判断其所受安培力的方向，从而确定其运动方向(4)结论法：两平行直线电流在相互作用过程中，无转动趋势，同向电流互相吸引，反向电流互相排斥；两不平行的直线电流相互作用时，有转到平行且电流方向相同的趋势(5)转换研究对象法：定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动的问题，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律，确定磁体所受电流磁场的作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向例题分析一、安培力的方向例1下列各图中，金属导体棒ab所受安培力F方向正确的是()(对应训练一)画出图中通电导体棒ab所受的安培力的方向(图中箭头方向为磁感线的方向)．(对应训练二)在赤道上空，水平放置一根通以由西向东方向的电流的直导线，则此导线()A．受到竖直向上的安培力B．受到竖直向下的安培力C．受到由南向北的安培力D．受到由西向东的安培力二、安培力大小公式的应用例2长度为L、通有电流为I的直导线放入一匀强磁场中，电流方向与磁场方向如图所示，已知磁感应强度为B，对于下列各图中，导线所受安培力的大小计算正确的是()(对应训练)如图所示，导线框中电流为I，导线框垂直于磁场放置，磁感应强度为B，AB与CD相距为d，则MN所受安培力大小()A．F＝Bid B．F＝BId sin θ C．F＝BIdsin θD．F＝BId cos θ三、有效长度求安培力的大小例3如图所示，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直。
大学物理下磁场习题1
B
生?
(A)在铜条上 a、b 两点产生 电势差,且 Ua>Ub.
a
b
(B)在铜条上 a、b 两点产生
电势差,且 Ua<Ub.
(C)在铜条上产生涡流. (D)电子受到洛仑兹力而加速.
[A]
15.均匀磁场的磁感应强度 B 垂直于半径 为 r 的圆面。今以该圆周为边线，作一半 球面 S ,则通过 S 面的磁通量的大小为
2 1 a b
2
a
P
[B]
7.一均匀磁场，其磁感应强度方向垂直于 纸面，两带电粒子在磁场中的运动轨迹如 图所示，则 (A) 两粒子的电荷必然同号. (B) 粒子的电荷可以同号也可以异号. (C) 两粒子的动量大小必然不同. (D) 两粒子的运动周期必然不同.
B
[B]
9．哪一幅曲线图能确切描述载流圆线圈在
[B]
11.边长为l的正方形线圈中通有电流,此线 圈在A点（见图）产生的磁感应强度B为
(
A)
2
4l
0I
(B)
2
2l
0
I
A
(C)
2
2l
0
I
(D)以上都不对
I I
[A]
12．一载有电流 I 的细导线分别均匀密绕 在半径为 R 和 r 的长直圆筒上形成两个螺 线管 ( R=2r )，两螺线管单位长度上的匝 数相等．两螺线管中的磁感应强度大小 BR 和 Br 应满足：
(2) 求通过长度为 l 的一段截面(图中的
斜线部分)的磁通量。
解:(1)由安培环路定理
B dl B 2r 0I B 0I 2r
磁场综合练习题-1
磁场综合练习题-1一．选择题：1. 在磁感强度为B的均匀磁场中作一半径为r 的半球面S ，S 边线所在平面的法线方向单位矢量n与B的夹角为α ，则通过半球面S 的磁通量(取弯面向外为正)为(A) πr 2B ．. (B) 2 πr 2B ．(C) -πr 2B sin α． (D) -πr 2B cos α． ［ ］ 2. 边长为l 的正方形线圈中通有电流I ，此线圈在A 点(见图)产生的磁感强度B 为 (A) l I π420μ． (B) l Iπ220μ．(C)lIπ02μ． (D) 以上均不对． ［ ］ 3. 边长为l 的正方形线圈，分别用图示两种方式通以电流I (其中ab 、cd 与正方形共面)，在这两种情况下，线圈在其中心产生的磁感强度的大小分别为 (A) 01=B ，02=B ． (B) 01=B ，l I B π=0222μ．(C) l IB π=0122μ，02=B ． (D) l I B π=0122μ,lIB π=0222μ．［ ］4. 如图，在一圆形电流I 所在的平面内，选取一个同心圆形闭合回路L ，则由安培环路定理可知(A) 0d =⎰⋅Ll B ，且环路上任意一点B = 0．(B) 0d =⎰⋅Ll B，且环路上任意一点B ≠0．(C) 0d ≠⎰⋅Ll B，且环路上任意一点B ≠0．(D) 0d ≠⎰⋅Ll B，且环路上任意一点B =常量． ［ ］5. 如图，两根直导线ab 和cd 沿半径方向被接到一个截面处处相等的铁环上，稳恒电流I 从a 端流入而从d 端流出，则磁感强度B沿图中闭合路径L 的积分⎰⋅Ll Bd 等于(A)I 0μ． (B)I 031μ． (C) 4/0I μ． (D) 3/20I μ． ［ ］a二．填空题：6. 在匀强磁场B 中，取一半径为R 的圆，圆面的法线n 与B 成60°角，如图所示，则通过以该圆周为边线的如图所示的任意曲面S 的磁通量==⎰⎰⋅Sm S Bd Φ_______________________．7. 在非均匀磁场中，有一电荷为q 的运动电荷．当电荷运动至某点时，其速率为v ，运动方向与磁场方向间的夹角为α ，此时测出它所受的磁力为f m ．则该运动电荷所在处的磁感强度的大小为________________．磁力f m 的方向一定垂直于________________________________________________________________．8. 电流由长直导线1沿切向经a 点流入一由电阻均匀的导线构成的圆环，再由b 点沿切线流出，经长直导线2返回电源(如图)．已知直导线上的电流强度为I ，圆环的半径为R ，且a 、b 和圆心O 在同一直线上，则O 点的磁感强度的大小为______________． 9. 在真空中，电流由长直导线1沿半径方向经a 点流入一由电阻均匀的导线构成的圆环，再由b 点沿切向从圆环流出，经长直导线2返回电源(如图)．已知直导线上的电流强度为I ，圆环半径为R ．a 、b 和圆心O在同一直线上，则O 处的磁感强度B 的大小为__________________________． 10. 电流由长直导线1经过a 点流入一由电阻均匀的导线构成的正三角形线框，再由b 点流出，经长直导线2返回电源(如图)．已知直导线上电流强度为I ，两直导线的延长线交于三角形中心点O ，三角框每边长为l ，则O 处的磁感强度为______________． 三．计算题： 11. 两根导线沿半径方向接到一半径R =9.00 cm 的导电圆环上．如图．圆弧ADB 是铝导线，铝线电阻率为ρ1 =2.50×10-8Ω·m ，圆弧ACB 是铜导线，铜线电阻率为ρ2 =1.60×10-8 Ω·m ．两种导线截面积相同，圆弧ACB 的弧长是圆周长的1/π．直导线在很远处与电源相联，弧ACB上的电流I 2 =2.00Ａ，求圆心O 点处磁感强度B 的大小．(真空磁导率μ0 =4π×10-7 T ·m/A)四．简答题：12. 从毕奥─萨伐尔定律能导出无限长直电流的磁场公式aIB π20μ=，当考察点无限接近导线时(a →0)，则B →∞，这是没有物理意义的，请解释．13. 载有电流的I 长直导线附近，放一导体半圆环MeN 与长直导线共面，且端点MN 的连线与长直导线垂直．半圆环的半径为b ，环心O 与导线相距a ．设半圆环以速度 v平行导线平移，求半圆环内感应电动势的大小和方向以及MN 两端的电压U M - U N ．任意曲面I答案：一．选择题：1. D2. A3. C4.B5.D 二．填空题：6. 221R B π-3分 7. αsin v q f m2分运动电荷速度矢量与该点磁感强度矢量所组成的平面． 2分 8. 0 3分 9.RIπ40μ 3分10. 0 3分三．计算题：11. 解：设弧ADB = L 1，弧ACB = L 2，两段弧上电流在圆心处产生的磁感强度分别为 211014R L I B π=μ 222024R L I B π=μ 3分 1B、2B 方向相反．圆心处总磁感强度值为 12B B B -=)(411222L I L I R -π=μ)1(422112220L I L I R L I -π=μ 2分 两段导线的电阻分别为 S L r 111ρ= S Lr 222ρ= 1分因并联 11221221L Lr r I I ρρ== 2分又 R R L 2/22=ππ=∴ )1(21220ρρμ-π=R I B =1.60×10-8 T 2分四．简答题：12. 答：公式)2/(0R I B π=μ只对忽略导线粗细的理想线电流适用，当a →0， 导线的尺寸不能忽略. 此电流就不能称为线电流，此公式不适用. 5分13. 解：动生电动势⎰⋅⨯=MNv l B MeN d )(☜ 为计算简单，可引入一条辅助线MN ，构成闭合回路MeNM , 闭合回路总电动势 0=+=NM MeN ☜☜☜总MN NM MeN ☜☜☜=-= 2分x x I l B b a ba MNd 2d )(0⎰⎰⋅+-π-=⨯=μv v MN☜b a b a I -+π-=ln20v μ I负号表示MN ☜的方向与x 轴相反． 3分ba ba I MeN -+π-=ln20vμ☜ 方向N →M 2分 ba ba I U U MN N M -+π=-=-ln20vμ☜ 3分。
专题1：圆磁场问题
圆弧应是磁场区域的下边界。
两边界之间图形的面积即为所求。图中的阴影区域面 积，即为磁场区域面积：
S2(1 4r2r2 2)(21)m e22 B v0 2 2
一点发散成平行
R r
R r
平行会聚于一点
结论4：如果在圆形匀强磁场区域的 边界上某点向磁场发射速率相同的 带电粒子，且粒子在磁场中运动的 轨道半径与磁场区域半径相同，那 么粒子射出磁场时运动方向一定相 同．反之，粒子以相同速度平行射 人这样的磁场，粒子就能会聚于磁 场边界上的某点。
且初速度方向与磁场方向都垂直，该粒子的比荷为
q/m＝1.0×108 C/kg，不计粒子重力．
(1)粒子的轨迹半径； (2)粒子在磁场中运动的最长时间；
(3)若射入磁场的速度改为v0＝3.0×105 m/s，其他条
件不变，试用斜线画出该批粒子在磁场中可能出现的 区域．(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)
[解析 ] (1)由牛顿第二 定律可求得粒子在磁场中运动的半 径．qv0B＝ mvR02，
R＝mqBv0＝5.0×10－2 m.
(2)由于 R＞r，要使粒子在磁场中运动的时间最长，则粒子在磁场中 运动的圆弧所对应的弧长最长，从图甲中可以看出，以直径 ab 为弦、R 为半径所作的圆周，粒子运动时间最长，
T＝2qπBm， 运动时间 tm＝22πα×T＝2qαB·m，
又 sinα＝Rr ＝35，∴tm＝6.4×10－8 s.
(3)R′＝mqvB0′＝1.5×10－2 m， 粒子在磁场中可能出现的区域如图乙所示(以 aO 为直径的半圆加上 以 a 为圆心，aO 为半径所作圆与磁场相交的部分)．
例题：在xoy平面内有很多质量为m，电量为e的电子，从 坐标原点O不断以相同速率沿不同方向射入第一象限， 如图所示．现加一垂直于xOy平面向里、磁感强度为B的 匀强磁场，要求这些入射电子穿过磁场都能平行于x轴 且沿x轴正向运动，试问符合该条件的磁场的最小面积
磁场和磁力的关系和计算
磁场和磁力的关系和计算磁场是与磁力密切相关的物理概念。
它是指在某一空间范围内存在的具有磁性的物体或电流所产生的环境。
磁场是由磁力线所表示的，它们以无限远的方式从北极到南极运动，形成一个闭合的环路。
磁力是由磁场对物体施加的一种物理量力。
正如我们知道，磁力产生于有磁性物质或电流的周围空间。
磁力的强弱取决于磁体或电流的大小和距离。
磁力可以吸引或排斥具有磁性的物体。
磁场和磁力之间的关系可以通过以下公式表示：F = q(v × B)在这个公式中，F代表磁力，q代表带电粒子的电荷量，v代表带电粒子的速度，B代表磁场的强度。
公式中的“×”表示向量的叉乘运算。
根据这个公式，我们可以看到磁力的大小与电荷的电荷量、速度以及磁场的强度有关。
当带电粒子的速度与磁场的方向垂直时，磁力达到最大值。
当带电粒子的速度与磁场平行时，磁力为零。
磁力的计算可以通过以下步骤来进行：第一步是确定电荷的电荷量、速度以及磁场的强度。
这些值可以根据实验数据或给定的条件得到。
第二步是将这些值代入公式F = q(v × B)中。
第三步是进行向量的叉乘运算。
在进行叉乘运算时，我们需要根据向量的右手定则确定结果的方向。
第四步是将计算出来的磁力的大小和方向表示出来。
值得注意的是，当只有一个带电粒子时，磁力只对该粒子单独产生作用。
而当有多个带电粒子同时存在时，它们之间会相互影响，产生相应的运动轨迹。
除了上述公式的应用，磁场和磁力还有其他一些重要的应用。
例如，它们在物理学、工程学和生物学领域都发挥着重要作用。
在物理学中，磁场和磁力是电磁学研究中的重要组成部分。
它们对电荷的运动状态和磁性物质的特性研究提供了基础。
在工程学中，磁场和磁力广泛应用于各种电磁设备的设计和制造中。
例如，电动机、发电机、电磁铁等都是基于磁场和磁力的原理工作的。
在生物学中，磁场和磁力也被用于研究生物体内部的电离子流动以及生物体在地球磁场中的导航行为。
总之，磁场和磁力之间存在着密切的关系。
磁场的磁感应与电流的计算
磁场线是一系列闭合曲线，在磁体外 部由N极指向S极，在磁体内部由S极 指向N极。
02
电流在磁场中受力分析
洛伦兹力公式推导
洛伦兹力公式
$F = qvBsintheta$，其中 $F$ 是洛伦兹力，$q$ 是电荷量 ，$v$ 是电荷速度，$B$ 是磁感应强度，$theta$ 是电荷速 度与磁场方向的夹角。
关键知识点总结回顾
磁感应强度
描述磁场强弱的物理量 ，其大小与磁场中单位 长度导线所受力的大小
成正比。
磁通量
表示磁场通过某一面积 的总量，是标量，其大 小等于磁感应强度与面
积的乘积。
电流的磁效应
电流周围存在磁场，其 方向与电流方向有关， 且符合右手螺旋定则。
安培环路定理
磁场中任意闭合回路的 磁通量等于该回路所包 围电流的代数和的常数
磁场来源
磁场可以由永磁体产生，也可以 由电流产生。
磁感应强度与方向
磁感应强度
磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量，用符号B表示，单位是特斯拉（T ）。
磁感应强度方向
在磁场中，小磁针静止时N极所指的方向就是该点的磁感应强度方向。
磁场线描述方法
磁场线定义
磁场线是描述磁场分布情况的曲线， 磁场线上每一点的切线方向都与该点 的磁感应强度方向一致。
倍。
拓展延伸：非线性磁学现象简介
01
磁滞现象
当铁磁物质被磁化时，其磁感应强度的变化落后于磁场强度的变化，这
种现象称为磁滞。
02
磁饱和现象
当磁场强度增加到一定程度时，铁磁物质的磁感应强度不再随磁场强度
的增加而增加，而是趋于一个定值，这种现象称为磁饱和。
03
涡流现象
大学物理(下)磁场习题1
I
21.一通有电流 I 的半圆形闭合回路 放在 一通有电流 的半圆形闭合回路,放在 的均匀磁场中,回路平面 磁感应强度为 B 的均匀磁场中 回路平面 垂直于磁场方向,如图所示 如图所示。 垂直于磁场方向 如图所示。求作用在半 段的磁力。 圆弧 ab 上的磁力及直径 ab 段的磁力。 解：取如图所示,取 取如图所示 取 电流元 Idl ,它所受 ,它所受 的安培力 dF = Idl × B dF = IdlB
15.均匀磁场的磁感应强度 B 垂直于半径 均匀磁场的磁感应强度 的圆面。今以该圆周为边线， 为 r 的圆面。今以该圆周为边线，作一半 球面 S ,则通过 S 面的磁通量的大小为 则通过
(A) 2πr B.
2
(B) πr B.
2
(C) 0.
(D)无法确定的量 无法确定的量. 无法确定的量
[B]
17.在截面均匀铜环上任意两点用两根长 . 直导线沿半径方向引到很远的电源上, 直导线沿半径方向引到很远的电源上,求 环中心处o点的磁感应强度 点的磁感应强度。 环中心处 点的磁感应强度。
I1电流在O点的磁场： 点的磁场： 电流在 点的磁场
µ0 I1dl µ0 I1L1 B1 = ∫ ⋅ 2 = 2 4π R 4πR
L1 0
E
A
I1
c
o
R
I2 D
B方向： ⊗
− +
F
B
I2电流在O点的磁场： 点的磁场： 电流在 点的磁场
µ0 I 2dl µ0 I 2 L2 B2 = ∫ ⋅ 2 = 2 4π R 4πR
A
B
[A]
6.有一无限长通电流的扁平铜片，宽度为 a， 有一无限长通电流的扁平铜片， ， 有一无限长通电流的扁平铜片 厚度不计， 在铜片上均匀分布， 厚度不计，电流 I 在铜片上均匀分布，在 铜片外与铜片共面， 铜片外与铜片共面，离铜片右边缘为 b处的 处的 P 点（如图）的磁感应 B 的大小为 如图） 的大小为: µ0Ι µ0 Ι a + b (A) (B) ln 2π (a + b) 2πa b µ0 Ι a + b (C) ln 2πb a
磁路计算1
H
B
/
Fe
1 50000 4π 107
A/m
159A/m
F Hl 1590.3A 47.7A i F / N 47.7 A 9.54102 A
500 13
5、磁路的基尔霍夫定律
（1）磁路的基尔霍夫电流定律
1 2 3 0 或
0
14
BdA BA
磁场强度H —— 计算磁场时引用的物理量。 B=μH ，单位：A/m
2
二. 磁路的概念
磁通所通过的路径称为磁路
3
漏
主磁通
漏
磁
磁
通
通
变压器的磁路
4
三、常用的的电工定律
1、安培环路定律
沿任何一条闭合回线L，磁场强度H的线积分等于该闭合回线 所包围的电流的代数和
L Hdl i
N d
dt
当磁通密度B、导体长度为l、相对磁场的速度为v， 则导体中产生的电动势为
e Blv 7
电磁感应现象
法拉第实验：
S
N
vv
磁铁与线圈有相对运动
V0 K
有源线圈的电流变化
闭合导线回路包围的磁通量变化时，回路中就会产生电流。
8
3电磁力定律
载流导体在磁场中将受到力的作用，这种 力称为安培力。电机学中则称为电磁力。 （electromagnetic force)
如果在均匀磁场中，沿着回线 L 磁场强度H 处处相等，则
HL Ni
5
i1
dl H L
安培环路定律
6
2、法拉第电磁感应定律 当磁通发生变化时，线圈中将感应产生电动势。其关系为：
d
电磁铁磁感应强度及吸力计算(1)
构成的平面为方位角 φ=0 的平面，计算比较方便。
圆电流 I 在 P（r，θ，0）点产生的磁感应强度 B 的大小为：
B 圆心 O 点与场点 P 之间的距离为：
µ Idl R 4π
r sinθcosθ
r sinθsinθ
r cosθ
r sinθ
cosθ
半径 a 矢量为:
π a sin 2 cosφ
π a sin 2 sinφ
24 0.45
Fe‐3.5Al
500 19000 1.51 24 0.47
Fe‐16Al
3000 55000 0.64 3.2 1.53
Permendur Fe‐50Co‐2V 650 6000 2.4 （珀明德铁 钴系高磁导 率合金）
仙台斯特合 Fe‐9.5Si‐5.5Al 30000 120000 1.1 金
二、磁介质的磁化
2 3sin θ
1、磁化强度 任何物质原子内部的电子总是沿轨道作公转运动，同事作自旋运动。电子运
动时所产生的效应与回路电流所产生的效应相同。物质分子内所有电子对外部所 产生的磁效应总和可用一个等效回路电流表示。这个等效回路电流称为分子电流， 分子电流的磁矩叫做分子磁矩。
在外磁场的作用下，电子的运动状态要产生变化，这种现象称为物质的磁化。 能被引起磁化的物质叫磁介质。磁介质分为三类：抗磁性磁介质；顺磁性磁介质； 铁磁性磁介质。这三类磁介质在外磁场的作用下，都要产生感应磁矩，且物质内 部的固有磁矩沿外磁场方向取向，这种现象叫做物质的磁化。磁化介质可以看作 是真空中沿一定方向排列的磁偶极子的集合。为了定量描述介质磁化程度的强弱，
软磁材料的主要特征是：A、高的初始磁导率µ 和最大磁导率µ 。这表明软磁 材料对外磁场的灵敏度高，其目的在于提高功能功率。B、低的矫顽力 Hc。这表 明软磁材料既容易被外部磁场磁化，又容易受外部磁场或其他因素退磁，而切磁
磁场计算问题的解题技巧
磁场计算问题的解题技巧解题技巧对于磁场计算问题的学习具有重要意义，它能够帮助我们在解决这类问题时更加高效和准确。
本文将介绍一些常用的磁场计算问题的解题技巧，以帮助读者更好地理解和应用这些技巧。
一、确定问题所涉及的场和物体类型在解决磁场计算问题时，首先需要明确问题所涉及的场和物体类型。
磁场计算问题通常涉及静电场和电磁场两种类型。
静电场是由静止电荷所产生的场，电磁场则由电流和变化的电场产生。
不同场和物体类型会导致不同的计算方法和公式的应用。
二、应用安培环路定律安培环路定律是磁场计算问题中应用最广泛的定律之一。
根据安培环路定律，我们可以通过沿着闭合回路的路径计算磁场强度。
这个定律可以用以下公式表示：∮B⋅dl=μ0I其中，∮B⋅dl表示闭合路径上的磁场线积分，μ0是真空中的磁导率，I是通过闭合路径的电流。
三、利用比奥-萨伐尔定律计算磁场强度比奥-萨伐尔定律是解决磁场计算问题的另一个重要工具。
根据比奥-萨伐尔定律，我们可以通过计算点电流、直线电流或者环形电流元所产生的磁场来确定磁场强度。
比奥-萨伐尔定律可以用以下公式表示：B=k∑I⋅l⋅sinθ/r^2其中，B表示磁场强度，k是常数，I表示电流，l表示电流元的长度，θ表示电流元与磁场观察点之间的夹角，r表示磁场观察点与电流元之间的距离。
四、应用毕奥-萨伐尔定律计算无限长直导线的磁场在解决无限长直导线的磁场计算问题时，我们可以利用毕奥-萨伐尔定律简化计算过程。
根据毕奥-萨伐尔定律，无限长直导线所产生的磁场强度可以通过以下公式计算：B=(μ0/2π)⋅I/r其中，B表示磁场强度，μ0是真空中的磁导率，I表示导线中的电流，r表示离导线的距离。
五、利用垂直轴线对称情况简化计算在某些磁场计算问题中，存在垂直轴线对称的情况。
这种情况下，我们可以通过利用对称性简化计算过程。
例如，当我们计算轴对称的环形线圈所产生的磁场时，可以利用对称性，仅仅计算垂直轴线上的一个点，然后通过对称性推断其他位置的磁场。
第7章恒定磁场1
为r 的阴影部分均匀带正电荷，面电荷密度为■二，其余第7章恒定磁场二、计算题 1.边长为21的正方形导体框载有电流 I .求正方形轴线上离中心 O 为X 处的磁感应强度B 和磁场强度H .2. 如T7-3-2图所示，一无限长载流直导线载有电流I ,在一处弯成半径为 R 的半圆弧.求此半圆弧中心O 点的磁感应强度B .3.两共轴载流线圈，半径分别为 R i 和R 2 ,电流分别为I i 和∣2 ,电流流向如T7-3-3图 所示•两线圈中心 O 1和O 2相距为21 ,联线的中心为 O .求轴线上离 O 点为r 处的磁感应 强度B .4. 如T7-3-4图所示，表面绝缘的细导线密绕成半径为 心，另一端在盘边缘，沿半径单位长度上的匝数为 n 当导线中通有电流I 时，求离圆盘中心距离X 处P 点的磁感应强度 B .5.女口 T7-3-5图所示，宽度为 d 的“无限长”直导体薄片通有从下到上的电流 I ,电流在导体横截面上均匀分布.图中P 点为通过导体片中线并与导体片面垂直的平面上的一点，它与导体片的距离为 r .求P 点的磁感应强度B .OT7-3-2图R 的平面圆盘，导线的一端在盘6.如图，一半径为 R 的带电塑料圆盘，其中有一半径 T7-3-3 图 bT7-3-4 图T7-3-5 图X X X_.X X X ：部分均匀带负电荷，面电荷密度为 -：：；.当圆盘以角速度•■旋转时，测得圆盘中心 O 点的磁感应强度为零，问 R 与r 满足什么关系？7. 星际空间里某区域内存在一均匀磁场B ，其大小为1.0 10 '高斯.一电子在此磁场中运动，其速度沿磁场 B 方向的分量为1%c .当电子沿磁场方向 前进了一光年时，它绕磁力线转了多少圈 8.图7-3-7所示的结构中，两水银杯与一个带开关K 的电源相联结；上部分是一质量为m 的一段导线弯成了形，上面一段长度为 L,置于垂直向里的均匀磁场B 中，下端也分别插入到两水银杯中. 开关K 接通时，上面的的导线就会跳起来， 设导线跳起的高度为 h,求通过导线的电量.9. 一 “无限长”直线电流I 1旁边有一段与之垂直且共面的电流 I 2 ,载流∣2的导线长度 为L,其一端离“无限长”直线电流的距离也是L.试求电流I 1作用在电流I 2上的磁场力.10. 一线圈由半径为 0.2m 的1.4圆弧和相互垂直的二直线组 成，通以电流2A ，把它放在磁感应强度为 0.5T 的均匀磁场中(磁感应强度B 的方向如T7-3-10图所示).求：C(A) 线圈平面与磁场垂直时，圆弧AB所受的磁力；(B) 线圈平面与磁场成 60 •角时，线圈所受的磁力矩. 11.电流均匀地流过无限大平面导体薄板，面电流密度为j ,设板的厚度可以忽略不计， 试用毕奥----萨伐尔定律求板外的任意一 点的磁感应强度.12. 如T7-3-12图所示，一半径为R 的均匀带电无限长直圆筒， 电荷面密度为二，该筒以角速度■绕其轴线匀速旋转， 试求圆筒内 部的磁感应强度.13. 带电刚性细杆 CD,电荷线密度为 丸,绕垂直于直线的轴 O 以ω角速度匀速转动(O 点在细杆AB 延长线上)，求：(1) O 点的磁感应强度B o ；⑵磁矩P m ；(3)若a …b ,求B o 及P m .OT7-3-6 图T7-3-8 图14. T7-3-14图为两条穿过y轴且垂直于x— y平面的平行长直导DT7-3-13 图⑴推导出X轴上P点处的磁感应强度B(X)的表达式.⑵求P点在X轴上何处时，该点的 B取值最大.15. 如T7-3-15图所示的一无限长圆筒，内半径为R i,外半径为 R2,沿轴向通有恒定电流，密度为j ,求磁感应强度分布.16. 一厚度为b的无限大平板，沿板平面均匀流有恒定电流，其密度为j ,方向如T7-3-16图示，求板内外磁场的分布.17•如T7-3-17图所示，两个闭合曲线L1和L2环绕一稳恒电流I ,求电流I的磁场对于T7-3-15 图T7-3-17 图闭合曲线L1和L2的环流L B dl禾L B dl18. 均匀磁场中放置一半径为 R的半圆形导线，其位置如T7-3-17图所示.已知磁感强度为B ,导线中电流为I ,导线两端的连线与B夹角-30 ,求此段圆弧所受磁力.19. 一无限长圆柱面沿轴向开有细长条缺口，缺口的宽度b远小于圆柱的半径 R,圆柱面上均匀通有轴向电流，电流的线密度为j .在圆柱的轴线位置放置无限长载流直导线，电流强度为I, j、I的方向相同.求单位长度的载流直导线所受带缺口的圆柱面电流的磁力.20. 一半径为R的圆线圈，载有电流I ,置于均匀外磁场B中，线圈的法线方向与B的方向相同，在不考虑载流线圈本身所激发的磁场的情况下，求线圈导线上的张力.21. 如T7-3-21图所示，支在一水平轴尖 O上的一细长小磁针，在地磁场的作用下，平衡时指向南北方向；若使磁针偏离平衡位置一个小的角度后释放，它将绕平衡位置往复摆动•经实验测定，小磁针的摆动周期T = 2s ,小磁针绕O轴的转动惯量J = 8 × 10-8 kg ∙m2,地磁场的磁感应强度的水平分量 B = 0.3 × 10-4 T.试求小磁针的等效磁矩.T7-3-21 图T7-3-20 图。
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磁场计算专题1
例1.如图所示，导体棒ab 长0.5m ，质量为0.1kg ，电阻R=5.5Ω，电源的电动势E=3V ，r=0.5Ω，整个装置放在一磁感应强度B=2T 的磁场中，磁场方向与导体棒垂直且与水平导轨平面成53°角，导体棒静止．求：
导体棒受到的摩擦力和支持力（不计导轨电阻）．（sin53°=0.8）
例2.
如图所示，水平放置的光滑的金属导轨M 、N ，平行地置于匀强磁场中，间距为d ，金属棒ab 的质量为m ，电阻为r ，放在导轨上且与导轨垂直。
磁场的磁感应强度大小为B ，方向与导轨平面成夹角
α 且与金属棒ab 垂直，
定值电阻为R ，电源及导轨电阻不计。
当电键闭合的瞬间，测得棒ab 的加速度大小为a ，则电源电动势为多大？
例3. 如图所示，以MN 为界的两匀强磁场，磁感应强度1
22B B ，方向垂直纸面向里。
现有一质量为m 、带电量为q 的正电粒子，从O 点沿图示方向进入1B 中。
求：
（1）试画出粒子的运动轨迹
（2）求经过多长时间粒子重新回到O 点？
2B
1B M v
例4.在xoy平面内，x轴的上方有匀强磁场，磁感应强度为B，方向如图所示，x轴的下方有匀强电场，电场强度为E，方向与y轴的正方向相反。
今有电量为-q 、质量为m的粒子（不计重力），从坐标原点沿y轴的正方向射出，射出以后，第三次到达x轴时（出发点O
不包括在这三次内），它与O点的距离为L，问：Array（1）粒子射出时的速度多大?
（2）粒子运动的总路程为多少？
例5.（2008•天津）在平面直角坐标系xOy中，第一象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第四象限存在垂直于坐标平面向外磁场，磁感应度为B．一质量为m，电荷量为q带正电粒子从y轴正半轴上M点以速度v0垂直于y轴射入电场，经x轴上N点与x轴正成60°角射入磁场，最后从y轴负半上P点垂直于y轴射出磁场，如图所示．不计粒子重力，求（1）M、N两点间电势差U MN；
（2）粒子磁场运动轨道半径r；
（3）粒子从M点运动到P点总时间t．
例 6. 例7.
例 8.
例 9.
例10.
多选
例12.
答案解析：
例1. 解：通过导体棒的电流 I=
E R+r
=
3 5.5+0.5
A=0.5A
导体棒受到的安培F=BIL=2×0.5×0.5N=0.5N
由受力分析f=Fsinθ=0.4N ，水平向右；
N=mg+Fcosθ=1.3N ，竖直向上；
例2.、αsin )(BL r R ma E +=
例3、2
2qB m π
例4、（1）L ＝4R-------------------------------------------------------------2分
设粒子初速度为v ，q v B=m v 2/R ----------------------------------------------------2分 可得 v =qBL/4m ------------------------------------------------------2分
（2）设粒子进入电场作减速运动的最大路程为L'，加速度为a ， v 2=2a L'----2分
qE=m a -----2分 粒子运动的总路程
s=2πR+2L'=πL/2+qB
2L 2/(16mE)-----------------------2分
例5、3mv 02/2q; 2mv 0/Bq; (3√3+2π)m/3Bq
例6、C。