高2物理選修3-1知識點(3)

 　　第三章 磁場

　　第1節 磁現象和磁場

　　一、磁現象

　　磁性、磁體、磁極：能吸引鐵質物體的性質叫磁性。具有磁性的物體叫磁體，磁體中磁性最強的區域叫磁極。

　　二、磁極間的相互作用規律：同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引.(與電荷類比)

　　三、磁場

　　(一)磁體的周圍有磁場

　　(二)奧斯特實驗的啟示：電流能夠產生磁場，運動電荷周圍空間有磁場。

　　導線南北放置

　　(三)安培的研究：磁體能產生磁場，磁場對磁體有力的作用;電流能產生磁場，那么磁場對電流也應該有力的作用。

　　(四)磁場的基本性質：

　　1、磁場對處于場中的磁體有力的作用。

　　2、磁場對處于場中的電流有力的作用。

　　第2、4節 磁感應強度、通電導線和磁場中受到的力

　　一、安培力的方向

　　安培力——磁場對電流的作用力稱為安培力。

　　左手定則：伸開左手，使拇指與四指在同一個平面內并跟四指垂直，讓磁感線垂直穿入手心，使四指指向電流的方向，這時拇指所指的就是通電導體所受安培力的方向。

　　二、安培力方向的判斷

　　1.安培力的方向總是垂直于磁場方向和電流方向所決定的平面，在判斷安培力方向時首先確定磁場和電流所確定的平面，從而判斷出安培力的方向在哪一條直線上，然后再根據左手定則判斷出安培力的具體方向。

　　2.已知I、B的方向，可唯一確定F的方向;已知F、B的方向，且導線的位置確定時，可唯一確定I的方向;已知F、I的方向時，磁感應強度B的方向不能唯一確定。

　　3.由于B、I、F的方向關系在三維立體空間中，所以解決該類問題時，應具有較好的空間想像力.如果是在立體圖中，還要善于把立體圖轉換成平面圖。

　　三、安培力的大小

　　實驗表明：把一段通電直導線放在磁場里，當導線方向與磁場方向垂直時，導線所受到的安培力最大;當導線方向與磁場方向一致時，導線所受到的安培力等于零;當導線方向與磁場方向斜交時，所受到的安培力介于最大值和零之間。

　　四、磁感應強度

　　定義：當通電導線與磁場方向垂直時，通電導線所受的安培力F跟電流I和導線長度L的乘積IL的比值叫做磁感應強度。

　　對磁感應強度的理解

　　1、公式B=F/IL是磁感應強度的定義式，是用比值定義的，磁感應強度B的大小只決定于磁場本身的性質，與F、I、L均無關。

　　2、定義式B=FIL成立的條件是：通電導線必須垂直于磁場方向放置。因為磁場中某點通電導線受力的大小，除了與磁場強弱有關外，還與導線的方向有關。導線放入磁場中的方向不同，所受磁場力也不相同.通電導線受力為零的地方，磁感應強度B的大小不一定為零，這可能是電流方向與B的方向在一條直線上的原因造成的。

　　3、磁感應強度的定義式也適用于非勻強磁場，這時L應很短，IL稱作“電流元”，相當于靜電場中的試探電荷。

　　4、通電導線受力的方向不是磁場磁感應強度的方向。

　　5、磁感應強度與電場強度的區別：磁感應強度B是描述磁場的性質的物理量，電場強度E是描述電場的性質的物理量，它們都是矢量，現把它們的區別列表如下：

　　(1)磁感應強度是矢量，遵循平行四邊形定則。如果空間同時存在兩個或兩個以上的磁場時，某點的磁感應強度B是各磁感應強度的矢量和。

　　五、勻強磁場：如果磁場的某一區域里，磁感應強度的大小和方向處處相同，這個區域的磁場叫做勻強磁場.在勻強磁場中，在通電直導線與磁場方向垂直的情況下，導線所受的安培力F= BIL。

　　(一)公式F=BIL中L指的是“有效長度”.當B與I垂直時，F最大，F=BIL;當B與I平行時，F=0。

　　(二)彎曲導線的有效長度L，等于連接兩端點直線的長度，如下圖相應的電流沿L由始端流向末端。

　　1、當電流與磁場方向垂直時，F = ILB

　　2、當電流與磁場方向夾θ角時，F = ILBsinθ

　　第3節 幾種常見的磁場

　　一、磁場的方向

　　物理學規定：

　　在磁場中的任一點，小磁針北極受力的方向，亦即小磁針靜止時北極所指的方向，就是該點的磁場方向。

　　二、圖示磁場

　　(一)磁感線——在磁場中假想出的一系列曲線

　　1、磁感線上任意點的切線方向與該點的磁場方向一致(小磁針靜止時N極所指的方向)。

　　2、磁感線的疏密程度表示磁場的強弱。

　　(二)常見磁場的磁感線

　　1、永久性磁體的磁場：條形，蹄形

　　2、直線電流的磁場

　　剖面圖(注意“ ”和“×”的意思)箭頭從紙里到紙外看到的是點，從紙外到紙里看到的是叉。

　　3、環形電流的磁場(安培定則：讓右手彎曲的四指和環形電流的方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是環形導線中心軸線上磁感線的方向。)

　　4、螺線管電流的磁場(安培定則：用右手握住螺旋管，讓彎曲的四指所指的方向跟電流方向一致，大拇指所指的方向就是螺旋管內部磁感線的方向。)

　　常見的圖示：

　　三、磁感線的特點：

　　1、磁感線的疏密表示磁場的強弱。

　　2、磁感線上的切線方向為該點的磁場方向。

　　3、在磁體外部，磁感線從N極指向S極;在磁體內部，磁感線從S極指向N極。

　　4、磁感線是閉合的曲線(與電場線不同)。

　　5、任意兩條磁感線一定不相交。

　　6、常見磁感線是立體空間分布的。

　　7、磁場在客觀存在的，磁感線是人為畫出的，實際不存在。

　　四、安培分子環流假說

　　(一)分子電流假說

　　任何物質的分子中都存在環形電流——分子電流，分子電流使每個分子都成為一個微小的磁體。

　　(二)安培分子環流假說對一些磁現象的解釋：

　　①未被磁化的鐵棒，磁化后的鐵棒。

　　②永磁體之所以具有磁性，是因為它內部的環形分子電流本來就排列整齊。

　�、塾来朋w受到高溫或猛烈的敲擊會失去磁性，這是因為在激烈的熱運動或機械振動的影響下，分子電流的取向又變得雜亂無章了。

　　(三)磁現象的電本質

　　第5、6節 運動電荷在磁場中受到的力和帶電粒子勻強磁場中的運動

　　一、磁場對運動電荷有力的作用——這個力叫洛侖茲力。

　　二、磁場對電流有安培力的作用，而電流是由電荷定向運動形成的。所以磁場對電流的安培力可能是磁場對運動電荷的作用力的宏觀表現。即：

　　(一)安培力是洛倫茲力的宏觀表現。

　　(二)洛倫茲力是安培力的微觀本質。

　　三、洛倫茲力的方向

　　(一)洛倫茲力的方向符合左手定則：伸開左手，使大拇指跟其余四指垂直，且處于同一平面內，把手放入磁場中，磁感線垂直穿過手心，四指指向正電荷運動的方向，那么，拇指所指的方向就是正電荷所受洛倫茲力的方向;若是負電荷運動的方向，那么四指應指向其反方向。

　　(二)關于洛侖茲力的說明：

　　1、洛侖茲力的方向垂直于v和B組成的平面。

　　2、洛侖茲力永遠與速度方向垂直。

　　3、洛侖茲力對電荷不做功。

　　4、洛侖茲力只改變速度的方向，不改變速度的大小。

　　5、洛侖茲力對電荷只起向心力的作用，故只在洛侖茲力的作用下，電荷將作勻速圓周運動。

　　四、洛倫茲力的大小

　　(一)安培力是洛倫茲力的宏觀表現。

　　(二)洛倫茲力是安培力的微觀本質。

　　五、帶電粒子在勻強磁場中的運動：做勻速圓周運動

　　(責任編輯：彭海芝)

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