磁场章总结

一、磁场

1.磁场是一种客观物质，存在于磁体和运动电荷（或电流）周围。

⒉磁场（磁感应强度）的方向规定为磁场中小磁针N极的受力方向（磁感线的切线方向）或静止小磁针N极所指方向。

⒊  磁场的基本性质是对放入其中的磁体、电流或运动电荷有力的作用。

二、磁感线

1.感线是徦想的，用来对磁场进行直观描述的曲线，它并不是客观存在的。

⒉  磁感线是闭合曲线，但不相交，也不能相切

3.磁感线上某点的切线方向表示该点的磁场方向。

⒋  磁感线的疏密表示磁场的强弱。

三、安培定则是用来确定电流方向与磁场方向关系的法则

弯曲的四指代表

四、 安培分子电流假说揭示了磁现象的电本质，即磁体的磁场和电流的磁场一样，都是由电荷的运动产生的。

五、几种常见磁场
⒈直线电流的磁场：无磁极，非匀强，距导线越远处磁场越弱

⒉通电螺线管的磁场：管外磁感线分布与条形磁铁类似，管内为匀强磁场。

⒊地磁场（与条形磁铁磁场类似）

六、磁感应强度：⑴定义式（定义B时，）⑵B为矢量，方向与磁场方向相同，并不是在该处电流的受力方向，运算时遵循矢量运算法则。

七、磁通量

⒈定义一：φ=BS，S是与磁场方向垂直的面积，即φ=B，如果平面与磁场方向不垂直，应把面积投影到与磁场垂直的方向上，求出投影面积

⒉定义二：表示穿过某一面积磁感线条数

磁通量是标量，但有正、负，正、负号不代表方向，仅代表磁感线穿入或穿出。

当一个面有两个方向的磁感线穿过时，磁通量的计算应算“纯收入”，即ф=ф-ф（ф为正向磁感线条数，ф为反向磁感线条数。）

八、安培力（一）大小

⒈公式sinθ（θ为B与I夹角）    ⒉通电导线与磁场方向垂直时，安培力最大

⒊  电导线平行于磁场方向时，安培力    ⒋B对放入的通电导线来说是外磁场的磁感应强度

⒌式中的L为导线垂直于磁场方向的有效长度。例如，半径为r的半圆形导线与磁场B垂直放置，导线的的等效长度为2r，安培力。

（二）安培力的方向

⒈方向由左手定则来判断。

⒉  安培力总是垂直于磁感应强度B和电流I所决定的平面，但B、I不一定要垂直。

（三）物体在安培力作用下运动方向的判定方法
⒈电流元分析法
把整段电流等效分成很多电流元，先用左手定则判断出每小段电流元所受安培力的方向，从而判断出整段电流所受合力的方向，最后确定运动方向，注意一般取对称的电流元分析。
［例题］   如图所示，两根垂直纸面、平行且固定放置的直导线M和N，通有同向等值电流；沿纸面与直导线M、N等距放置的另一根可自由移动的通电导线ab，则通电导线ab在安培力作用下运动的情况是
A.沿纸面逆时针转动              B.沿纸面顺时针转动
C.a端转向纸外，b端转向纸里     D.a端转向纸里，b端转向纸外
⒉等效分析法
环形电流可以等效为小磁针（或条形磁铁），条形磁铁也可等效成环形电流，通电螺线管可等效为多个环形电流或条形磁铁。
⒊利用结论法
⑴两电流相互平行时无转动趋势，同向电流相互吸引，反向电流相互排斥。
⑵两电流不平行时，有转动到相互平行且方向相同的趋势。
［例题］如图所示, 在水平放置的光滑绝缘杆ab上, 挂有两个相同的金属环M和N．当两环均通以图示的相同方向的电流时，分析下列说法中，哪种说法正确      [          ]
A．两环静止不动     B．两环互相靠近       C．两环互相远离       D．两环同时向左运动
⒋特殊位置分析法
根据通电导体在特殊位置所受安培力的方向，判断其运动方向，然后推广到一般位置。

（四）通电导体在磁场重力场中的平衡与加速运动问题
⒈解题思路：与力学平衡与加速运动问题完全相同，对物体进行正确、全面的受力分析是解题关键，同时要注意受力分析时，先将立体图转换为平面图。
⒉分析通电导体在平行导轨上受力的题目，主要应用：闭合电路欧姆定律、安培力公式、物体平衡条件等知识。

九、洛伦兹力  （一）大小
⒈当电荷速度方向与磁场方向垂直时，洛伦兹力的大小
⒉当时，，即磁场对静止的电荷无作用力，磁场只对运动电荷有作用力，这与电场对其中的静止电荷或运动电荷总有电场力的作用是不同的。
⒊当电荷运动方向与磁场方向相同或相反，即与平行时，。
⒋当电荷运动方向与磁场方向夹角为θ时，洛伦兹力的大小 sinθ

（二）洛伦兹力的方向
⒈用左手定则来判断：让磁感线穿过手心，四指指向正电荷运动的方向（或负电荷运动方向的反方向），大拇指指向就是洛伦兹力的方向。
⒉无论与是否垂直，洛伦兹力总是同时垂直于电荷运动方向与磁场方向。

（三）洛伦兹力的特点
洛伦兹力的方向总与粒子运动的方向垂直，洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小，故洛伦兹力永不做功。

（五）安培力和洛伦兹力的关系
安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观实质。方向都由左手定则判断。
洛伦兹力不做功，安培力可以做功。

（六）洛伦兹力作用下的运动
当带电粒子垂直进入磁场时，洛伦兹力不做功，粒子做匀速圆周运动。由牛顿第二定律可得：，所以，粒子运动的周期
［例题］ 如图，MN是匀强磁场中的一块薄金属板，带电粒子（不计重力）在匀强磁场中运动并穿过金属板，虚线表示其运动轨迹，由图知：
A、粒子带负电           B、粒子运动方向是abcde
C、粒子运动方向是edcba  D、粒子在上半周所用时间比下半周所用时间长

⒊  带电粒子在相互垂直的电场和磁场中的运动

⒈速度选择器
⑴作用：可以把具有某一特定速度的粒子选择出来。
⑵粒子受力特点：同时受相反方向的电场力和磁场力作用。
⑶粒子匀速通过速度选择器的条件：电场力和洛伦兹力平衡：，即速度大小只有满足的粒子才能沿直线匀速通过。
⑷速度选择器对正、负电荷均适用, 带电粒子能否匀速通过电、磁场与粒子所带电荷量、电性、粒子的质量无关，仅取决于粒子的速度（不是速率）。
⑸若或，粒子都将偏离直线运动。
⑹粒子若从右侧射入，则不可能匀速通过电磁场，这说明速度选择器不仅对速度大小有选择，而且对速度方向也有选择。
⒉磁流体发电机
⑴作用：可以把等离子体的内能直接转化为电能。
⑵原理：高速的等离子体（即高温下电离的气体，含有大量带正电和负电的微粒，而从整体来说呈中性）喷射入磁场，在洛伦兹力作用下分别聚集在A板和B板，于是在板间形成电场，当板间电场对电荷的作用力等于电荷所受洛伦兹力，两板间形成一定的电势差，合上开关K后，就能对负载供电。
⑶磁流体发电机的电动势：，推导：当外电路断开时，电源电动势等于路端电压
3.带电粒子在有界匀强磁场中的运动
三个问题
⒈圆心的确定：圆心一定在与速度方向垂直的直线上，根据入射点和出射点的速度方向做出垂线，交点即为圆心。
⒉半径的计算：一般是利用几何知识解直角三角形。
⒊带电粒子在有界磁场中运动时间的确定：利用匀速圆周运动圆弧轨道所对的圆心角，与运动时间成正比，即。

4.质谱仪
质谱仪主要用于分析同位素，测定其质量、荷质比.下图为一种常见的质谱仪，由粒子源、加速电场(U)、速度选择器(E、B₁)和偏转磁场(B₂)组成.若测得粒子在回旋中的轨道直径为d，求粒子的荷质比.()
［例题］ 如图15-6所示为质谱仪测定带电粒子质量的装置的示意图．速度选择器（也称滤速器）中场强E的方向竖直向下，磁感应强度B₁的方向垂直纸面向里，分离器中磁感应强度B₂的方向垂直纸面向外．在S处有甲、乙、丙、丁四个一价正离子垂直于E和B₁入射到速度选择器中，若，，在不计重力的情况下，则分别打在P₁、P₂、P₃、P₄四点的离子分别是 （   ）

A．甲乙丙丁      B．甲丁乙丙        C．丙丁乙甲      D．甲乙丁丙

5.回旋加速器
⒈工作原理磁场的作用：带电粒子进入磁场后，在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，其周期和速率、半径均无关（），带电粒子每次进入D形盒都运动相等的时间（半个周期）后平行电场方向进入电场中加速。
交流电压：为了保证每次带电粒子经过狭缝时均被加速，使之能量不断提高，要在狭缝处加一个周期与带电粒子在D形盒中运动周期相同的交变电压。
⒉带电粒子的最终能量
当带电粒子的速度最大时，其运动半径等于D形盒的半径，由R=，得。则带电粒子的最终动能
注意：⑴ 带电粒子的最终能量与加速电压无关，只与磁感应强度B和D形盒半径有关。⑵带电粒子在电场中加速时间可忽略不计，两D形盒间电势差正、负变化的周期应和粒子圆周运动的周期相同。

6.带电粒子在复合场（电场、磁场、重力场）中的运动
⒈当带电粒子所受合力为零时，将做匀速直线运动或静止状态。
⑴洛伦兹力为零（即与平行时），重力与电场力平衡，做匀速直线运动
⑵洛伦兹力与速度垂直且与重力和电场力的合力平衡，做匀速直线运动。
［例题］如图11-4-11所示，在真空中，匀强电场的方向竖直向下，匀强磁场的方向垂直纸面向里，三个油滴a、b、c带有等量同种电荷，已知a静止，b向右匀速运动，c向左匀速运动，比较它们的质量应有（   ） 
A．a油滴质量最大    B．b油滴质量最大      C．c油滴质量最大     D．a、b、c质量一样
⒉当带电粒子所受合力充当向心力，带电粒子做匀速圆周运动。由于通常情况下，重力和电场力为恒力，故不能充当向心力，所以一般情况下是重力恰好与电场力平衡，洛伦兹力充当向心力。
⒊如果受的合力不为零，但方向与速度在同一直线上，粒子将做匀加速或匀减速直线运动（受重力、电场力、洛伦兹力和弹力）；如果有杆或面束缚，做变加速直线运动（受重力、电场力、洛伦兹力、弹力和摩擦力）
［例题］如图所示，足够长的光滑三角形绝缘槽，与水平面的夹角分别为α和β（α＜β），加垂直于纸面向里的磁场．分别将质量相等、带等量正、负电荷的小球 a、b依次从两斜面的顶端由静止释放，关于两球在槽上运动的说法正确的是（     ）
A．在槽上，a、b两球都做匀加速直线运动，且 
B．在槽上，a、b两球都做变加速运动，但总有
C．a、b两球沿直线运动的最大位移是 
D．a、b两球沿槽运动的时间为和，则

第二篇：物理选修3-1知识点归纳

十、电场

1.两种电荷、电荷守恒定律、元电荷：(e＝1.60×10-19C）；带电体电荷量等于元电荷的整数倍

2.库仑定律：F＝kQ1Q2/r2（在真空中）｛F:点电荷间的作用力(N)，k:静电力常量k＝9.0×109N?m2/C2，Q1、Q2:两点电荷的电量(C)，r:两点电荷间的距离(m)，方向在它们的连线上，作用力与反作用力，同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引｝

3.电场强度：E＝F/q（定义式、计算式)｛E:电场强度(N/C)，是矢量（电场的叠加原理），q：检验电荷的电量(C)｝

4.真空点（源）电荷形成的电场E＝kQ/r2 ｛r：源电荷到该位置的距离（m），Q：源电荷的电量｝

5.匀强电场的场强E＝UAB/d ｛UAB:AB两点间的电压(V)，d:AB两点在场强方向的距离(m)｝

6.电场力：F＝qE ｛F:电场力(N)，q:受到电场力的电荷的电量(C)，E:电场强度(N/C)｝

7.电势与电势差：UAB＝φA-φB，UAB＝WAB/q＝-ΔEAB/q

8.电场力做功：WAB＝qUAB＝Eqd｛WAB:带电体由A到B时电场力所做的功(J)，q:带电量(C)，UAB:电场中A、B两点间的电势差(V)(电场力做功与路径无关),E:匀强电场强度,d:两点沿场强方向的距离(m)｝

9.电势能：EA＝qφA ｛EA:带电体在A点的电势能(J)，q:电量(C)，φA:A点的电势(V)｝

10.电势能的变化ΔEAB＝EB-EA ｛带电体在电场中从高中物理电路实验A位置到B位置时电势能的差值｝

11.电场力做功与电势能变化ΔEAB＝-WAB＝-qUAB (电势能的增量等于电场力做功的负值)

12.电容C＝Q/U(定义式,计算式) ｛C:电容(F)，Q:电量(C)，U:电压(两极板电势差)(V)｝

13.平行板电容器的电容C＝εS/4πkd（S:两极板正对面积，d:两极板间的垂直距离，ω：介电常数）

常见电容器

14.带电粒子在电场中的加速(Vo＝0)：W＝ΔEK或qU＝mVt2/2，Vt＝(2qU/m)1/2

15.带电粒子沿垂直电场方向以速度Vo入入匀强电场时的偏转(不考虑重力作用的情况下)

类平 垂直电场方向:匀速直线运动L＝Vot(在带等量异种电荷的平行极板中：E＝U/d)

抛运动 平行电场方向:初速度为零的匀加速直线运动d＝at2/2，a＝F/m＝qE/m

注:

(1)两个完全相同的带电金属小球接触时,电量分配规律:原带异种电荷的先中和后平分,原带同种电荷的总量平分；

(2)电场线从正电荷出发终止于负电荷,电场线不相交,切线方向为场强方向,电场线密处场强大,顺着电场线电势越来越低,电场线与等势线垂直；

（3）常见电场的高中物理知识点总结电场线分布要求熟记；

(4)电场强度（矢量）与电势（标量）均由电场本身决定,而电场力与电势能还与带电体带的电量多少和电荷正负有关；

(5)处于静电平衡导体是个等势体,表面是个等势面,导体外表面附近的电场线垂直于导体表面，导体内部合场强为零,导体内部没有净电荷,净电荷只分布于导体外表面；

(6)电容单位换算：1F＝106μF＝1012PF；

(7）电子伏(eV)是能量的单位,1eV＝1.60×10-19J；

(8)其它相关内容：静电屏蔽、示波管、示波器及其应用、等势面

十一、恒定电流

1.电流强度：I＝q/t｛I:电流强度(A），q:在时间t内通过导体横载面的电量(C），t:时间(s）｝

2.欧姆定律：I＝U/R ｛I:导体电流强度(A)，U:导体两端电压(V)，R:导体阻值(Ω)｝

3.电阻、电阻定律：R＝ρL/S｛ρ:电阻率(Ω?m)，L:导体的长度(m)，S:导体横截面积(m2)｝

4.闭合电路欧姆定律：I＝E/(r R)或E＝Ir IR也可以是E＝U内 U外

｛I:电路中的总电流(A)，E:电源电动势(V)，R:外电路电阻(Ω)，r:电源内阻(Ω)｝

5.电功与电功率：W＝UIt，P＝UI｛W:电功(J)，U:电压(V)，I:电流(A)，t:时间(s)，P:电功率(W)｝

6.焦耳定律：Q＝I2Rt｛Q:电热(J)，I:通过导体的电流(A)，R:导体的电高中物理公式阻值(Ω)，t:通电时间(s)｝

7.纯电阻电路中:由于I＝U/R,W＝Q，因三此W＝Q＝UIt＝I2Rt＝U2t/R

8.电源总动率、电源输出功率、电源效率：P总＝IE，P出＝IU，η＝P出/P总｛I:电路总电流(A)，E:电源电动势(V)，U:路端电压(V)，η：电源效率｝

9.电路的串/并联 串联电路(P、U与R成正比) 并联电路(P、I与R成反比)

电阻关系(串同并反) R串＝R1 R2 R3 1/R并＝1/R1 1/R2 1/R3

电流关系 I总＝I1＝I2＝I3 I并＝I1 I2 I3

电压关系 U总＝U1 U2 U3 U总＝U1＝U2＝U3

功率分配 P总＝P1 P2 P3 P总＝P1 P2 P3

10.欧姆表测电阻

(1)电路组成 (2)测量原理

两表笔短接后,调节Ro使电表指针满偏，得

Ig＝E/(r Rg Ro)

接渗入渗出被测电阻Rx后通过电表的电流为

Ix＝E/(r Rg Ro Rx)＝E/(R中 Rx)

由于Ix与Rx对应，因此可指示被测电阻大小

(3)使用方法:机械调零、选择量程、欧姆调零、测量读数｛注重挡位(倍率)｝、

拨off挡

11.伏安法测电阻

电流表内接法：

电压表示数：U＝UR UA

电流表外接法：

电流表示数：I＝IR IV

Rx的测量值＝U/I＝(UA UR)/IR＝RA Rx>R真

Rx的测量值＝U/I＝UR/(IR IV)＝RVRx/(RV R)<R真

选用电路条件Rx>>RA [或Rx>(RARV)1/2]

选用电路条件Rx<<RV [或Rx<(RARV)1/2] 12.滑动变阻器在电路中的限流接法与高中物理电路实验分压接法

限流接法

电压调节范围小,电路简单,功耗小

便于调节电压的选择条件Rp>Rx

电压调节范围大,电路复杂,功耗较大

便于调节电压的选择条件Rp<Rx

注1)单位换算：1A＝103mA＝106μA；1kV＝103V＝106mA；1MΩ＝103kΩ＝106Ω

(2)各种材料的电阻率都随温度的变化而变化,金属电阻率随温度升高而增大；

(3)串联总电阻大于任何一个分电阻,并联总电阻小于任何一个分电阻；

(4)当电源有内阻时,外电路电阻增大时,总电流减小,路端电压增大；

(5)当外电路电阻等于电源电阻时,电源输出功率最大,此时的输出功率为E2/(2r)；

(6)其它相关内容：电阻率与温度的关系半导体及其应用超导及其应用

十二、磁场

1.磁感应强度是用来表示磁场的强弱和方向的物理量,是矢量，单位T),1T＝1N/A?m

2.安培力F＝BIL；(注：L⊥B) {B:磁感应强度(T),F:安培力(F),I:电流强度

(A),L:导线长度(m)}

3.洛仑兹力f＝qVB(注V⊥B);质谱仪｛f:洛仑兹力(N)，q:带电粒子电量(C)，V:带电粒子速度(m/s)｝

4.在重力忽略不计(不考虑重力)的情况下,带电粒高中物理网子入入磁场的运动情况(掌握两种)：

（1）带电粒子沿平行磁场方向进渗入渗出磁场:不受洛仑兹力的作用,做匀速直线运动V＝V0

(2)带电粒子沿垂直磁场方向进渗透磁场:做匀速圆周运动,规律如下a)F向＝f洛＝mV2/r＝mω2r＝mr(2π/T)2＝qVB；r＝mV/qB；T＝2πm/qB；(b)运动周期与圆周运动的半径和线速度无关,洛仑兹力对带电粒子不做功(任何情况下)；(c)解题关键:画轨迹、找圆心、定半径、圆心角（＝二倍弦切角）

注：

(1)安培力和洛仑兹力的方向均可由左手定则判定，只是洛仑兹力要注意带电粒子的正负；

(2)磁感线的特点及其常见磁场的磁感线分布要掌握；(3)其它相关内容：地磁场、磁电式电表原理、回旋加速器、磁性材料