復(fù)件復(fù)件inhaoy第1講磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁力線

1、一、磁場一、磁場1磁場的方向磁場的方向=磁感線切線磁感線切線方向方向=小磁針小磁針N極的受力極的受力方向方向=磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向的方向=靜止時小磁針靜止時小磁針N極指向，磁場基本性質(zhì)：對它里的指向，磁場基本性質(zhì)：對它里的磁體磁體通電導(dǎo)體運(yùn)動電荷通電導(dǎo)體運(yùn)動電荷產(chǎn)生產(chǎn)生磁力，磁力，安培分子電流安培分子電流假說能解釋假說能解釋磁體產(chǎn)生磁場，磁化和退磁，磁體產(chǎn)生磁場，磁化和退磁，磁場本質(zhì)是磁場本質(zhì)是運(yùn)動電荷運(yùn)動電荷產(chǎn)生產(chǎn)生2磁感線：一

2、系列磁感線：一系列假想假想的曲線，疏密表磁場的的曲線，疏密表磁場的強(qiáng)弱強(qiáng)弱，磁感線在空間不，磁感線在空間不相切相切、不、不相交相交、閉合閉合曲線磁體外部曲線磁體外部N到S，內(nèi)部，內(nèi)部S到N，二、電流的磁場、右手安培定則二、電流的磁場、右手安培定則1直線電流的磁場直線電流的磁場:大拇指方向大拇指方向(電流電流方向方向)，四指方向，四指方向(磁場磁場方向方向)2環(huán)形電流的磁場：四指方向環(huán)形電流的磁場：四指方向(電流電流方向方向)，大拇指所指

3、方向，大拇指所指方向(中心軸線磁場中心軸線磁場方向方向)3通電螺線管的磁場通電螺線管的磁場:四指方向四指方向(電流電流方向方向)大拇指大拇指(通電螺線管內(nèi)部的磁場通電螺線管內(nèi)部的磁場方向方向4地磁場主要有三個特點(diǎn)：地磁場主要有三個特點(diǎn)：①地磁場的地磁場的N極在地球極在地球南極南極附近，附近，S極在地球極在地球北極附近，磁感線分布如圖極附近，磁感線分布如圖②地磁場地磁場B的水平分量的水平分量BX總是從地球總是從地球南極指向地球極指向地球北

4、極，而豎直分量極，而豎直分量BY，在，在南半球南半球垂直垂直地面地面向上向上，在，在北半球垂直地面向半球垂直地面向下③在赤道平面上，距離地球表面高度相等的各點(diǎn)，磁感應(yīng)強(qiáng)度相等且方向在赤道平面上，距離地球表面高度相等的各點(diǎn)，磁感應(yīng)強(qiáng)度相等且方向水平向北水平向北三磁感應(yīng)強(qiáng)度三磁感應(yīng)強(qiáng)度(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度是描述磁場強(qiáng)弱的物理量磁感應(yīng)強(qiáng)度是描述磁場強(qiáng)弱的物理量B=FILsin?=?SsinSsin?前前?是B與I的夾角，的夾角，后?是B與S的夾角

5、，磁感應(yīng)強(qiáng)度（磁通密度）是由的夾角，磁感應(yīng)強(qiáng)度（磁通密度）是由磁場自身性質(zhì)磁場自身性質(zhì)決定的，與是否引入決定的，與是否引入電流以及電流的大小流以及電流的大小無關(guān)無關(guān)(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位是磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位是T(特斯拉特斯拉)(3)磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量四、磁通量四、磁通量?：1定義：磁感應(yīng)強(qiáng)度定義：磁感應(yīng)強(qiáng)度B與垂直于與垂直于B的面積的面積S的乘積的乘積2公式：公式：?=BSsin=BSsin?3單位：單位：韋伯韋伯(Wb)(

6、Wb)，磁通量是標(biāo)量，磁通量是標(biāo)量4磁通量的變化：磁通量的變化：△?=?11?2磁通量為標(biāo)量，磁通量為標(biāo)量，磁通量正負(fù)的規(guī)定：任何一個面都有正、磁通量正負(fù)的規(guī)定：任何一個面都有正、反兩面，若規(guī)定磁感線從正面穿人磁通量為正，則磁感線從反面穿人時磁通量力負(fù)。穿過反兩面，若規(guī)定磁感線從正面穿人磁通量為正，則磁感線從反面穿人時磁通量力負(fù)。穿過某一面積的磁通量某一面積的磁通量——般指合磁通量。般指合磁通量。五、磁場對電流的作用力五、磁場對電流的作

7、用力——安培力安培力1安培力的大小安培力的大小F＝BILsin?彎曲導(dǎo)線有彎曲導(dǎo)線有效長度效長度L等于等于兩端點(diǎn)所連直線的長度兩端點(diǎn)所連直線的長度，相應(yīng)的電流方向沿，相應(yīng)的電流方向沿L由始端流向末由始端流向末端因?yàn)槿我庑螤畹拈]合線圈，其有效長度為零，所以通電后在勻強(qiáng)磁場中，受到的安培端因?yàn)槿我庑螤畹拈]合線圈，其有效長度為零，所以通電后在勻強(qiáng)磁場中，受到的安培力的矢量和為零力的矢量和為零2安培力的方向安培力的方向(左手定則左手定則)六、磁

8、電式電表原理六、磁電式電表原理通電線圈在通電線圈在均勻地輻向均勻地輻向的磁場中所受安培力的力矩大小與指針偏轉(zhuǎn)角度成正比，的磁場中所受安培力的力矩大小與指針偏轉(zhuǎn)角度成正比，NBIS=K?七、磁場對運(yùn)動電荷的作用力七、磁場對運(yùn)動電荷的作用力————洛倫茲力洛倫茲力1洛倫茲力的大?。郝鍌惼澚Φ拇笮。篎洛=BqvsinBqvsin?(?為B與v夾角夾角)，當(dāng)，當(dāng)?=90=900時F洛=Bqv=Bqv最大最大2洛倫茲力方向（左手定則）：四指（洛倫

9、茲力方向（左手定則）：四指（正電荷運(yùn)動方向或負(fù)電荷運(yùn)動反方向正電荷運(yùn)動方向或負(fù)電荷運(yùn)動反方向))大拇指（大拇指（洛倫茲力方向倫茲力方向）3洛倫茲力的特點(diǎn)：洛倫茲力的特點(diǎn)：(1)(1)F洛⊥B⊥v⊥v⑵F⑵F洛對運(yùn)動電荷永遠(yuǎn)對運(yùn)動電荷永遠(yuǎn)不做功不做功，只改變速度的，只改變速度的方向方向。二、磁場對運(yùn)動電荷的作用二、磁場對運(yùn)動電荷的作用1若v∥v∥B：帶電粒子以：帶電粒子以v做勻速直線勻速直線運(yùn)動此時粒子受的洛倫茲力為運(yùn)動此時粒子受的洛倫茲

10、力為02若v⊥v⊥B：帶電粒子在垂直于磁場的平面內(nèi)以：帶電粒子在垂直于磁場的平面內(nèi)以v做勻速圓周運(yùn)動勻速圓周運(yùn)動（是（是變加速曲線變加速曲線運(yùn)動）運(yùn)動）1向心力由洛倫茲力提供：向心力由洛倫茲力提供：Bqv=mvBqv=mv2RR(2)(2)軌道半徑公式：軌道半徑公式：R=mvBqR=mvBq(3)(3)周期公式周期公式T=2T=2?mmBqBq⑷圓心確定的兩種方法：圓心確定的兩種方法：A已知入射方向和出射方向時，可通過入射點(diǎn)和出射點(diǎn)分別

11、作垂已知入射方向和出射方向時，可通過入射點(diǎn)和出射點(diǎn)分別作垂直于入射方向和出射方向的直線，兩條直線的交點(diǎn)就是圓弧軌道的圓心。直于入射方向和出射方向的直線，兩條直線的交點(diǎn)就是圓弧軌道的圓心。B已知入射方向已知入射方向和出射點(diǎn)的位置時，可以通過入射點(diǎn)作入射方向的垂線，連接入射點(diǎn)和出射點(diǎn)，作其中垂和出射點(diǎn)的位置時，可以通過入射點(diǎn)作入射方向的垂線，連接入射點(diǎn)和出射點(diǎn)，作其中垂線，這兩條垂線的交點(diǎn)就是圓線，這兩條垂線的交點(diǎn)就是圓（5）確定軌跡輔助方

12、法：）確定軌跡輔助方法：A偏向角偏向角=圓心角圓心角，B同一邊界射同一邊界射入的粒子入的粒子速度與邊界的夾角相等速度與邊界的夾角相等，C粒子射入圓形區(qū)域的磁場時，粒子射入圓形區(qū)域的磁場時，沿徑向射入的粒子一定沿徑向射入的粒子一定沿徑向射出沿徑向射出（6）運(yùn)動時間的確定）運(yùn)動時間的確定t=t=?T2T2?。三、回旋加速器三、回旋加速器回旋加速器的核心部分是兩個回旋加速器的核心部分是兩個D形的金屬扁盒，兩盒之間留下形的金屬扁盒，兩盒之間留下

13、—個窄縫在中心附近放有個窄縫在中心附近放有粒子源粒子源D形盒在真空容器中整個裝置放在巨大電磁鐵產(chǎn)生的勻強(qiáng)磁場中，并把形盒在真空容器中整個裝置放在巨大電磁鐵產(chǎn)生的勻強(qiáng)磁場中，并把兩個兩個D形盒分別接在高頻電源的兩極上，其工作原理是：形盒分別接在高頻電源的兩極上，其工作原理是：(1)(1)電場加速：電場加速：Uq=△EUq=△EK(2)(2)磁場偏轉(zhuǎn)：磁場偏轉(zhuǎn)：Bqv=mvBqv=mv2rrr=mvBqr=mvBqEKMKM=q=q2B2r

14、n22m2m(3)(3)加速條件：加速條件：T電場電場=T回旋回旋=2=2?mmBqBq四、質(zhì)譜儀四、質(zhì)譜儀質(zhì)譜儀是測量帶電粒子的質(zhì)量和分析同位素的重要工具質(zhì)譜儀是測量帶電粒子的質(zhì)量和分析同位素的重要工具.組成組成①加速電場，加速電場，Uq=mvUq=mv222②速度選擇器速度選擇器B1qv=Eqqv=Eq；v=EBv=EB1當(dāng)v＞EEB1粒子往粒子往上偏當(dāng)v＜EBEB1粒子往粒子往下偏③垂直進(jìn)入同一勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動，由垂直進(jìn)入