高中物理 磁场（二）磁场章末复习

1、磁场章末复习【网络构建】【知识回顾】一、磁场1磁场的产生磁体是通过磁场对铁一类物质发生作用的，磁场和电场一样，是物质存在的另一种形式，是客观存在。磁场存在于磁体、电流、运动电荷周围的空间。磁场是物质存在的一种形式。 磁极周围有磁场。 电流周围有磁场（奥斯特）。电流周围空间存在磁场，电流是大量运动电荷形成的，所以运动电荷周围空间也有磁场。静止电荷周围空间没有磁场。安培提出分子电流假说（又叫磁性起源假说），认为磁极的磁场和电流的磁场都是由电荷的运动产生的 变化的电场在周围空间产生磁场（麦克斯韦）。2. 磁场的检验与用检验电荷检验电场存在一样，可以用小磁针来检验磁场的存在。如图所示为证明通电导线周围

2、有磁场存在奥斯特实验，以及磁场对电流有力的作用实验。 3磁场的基本性质磁场对放入其中的磁极和电流有磁场力的作用（对磁极一定有力的作用；对电流可能有力的作用，当电流和磁感线平行时不受磁场力作用）。4. 地磁场（1）地磁场地球本身是一个磁体，附近存在的磁场叫地磁场，地磁的南极在地球北极附近，地磁的北极在地球的南极附近。（2）地磁体周围的磁场分布与条形磁铁周围的磁场分布情况相似。二、磁场的方向1. 五种表述是等效的 磁场的方向 小磁针静止时N极指向 N极的受力方向 磁感线某点的切线方向 磁感应强度的方向2. 规定：在磁场中的任意一点小磁针北极受力的方向就是那一点的磁场方向。3. 确定磁场方向的方法：

3、（1）将一不受外力的小磁针放入磁场中需测定的位置，当小磁针在该位置静止时，小磁针N极的指向即为该点的磁场方向。（2）磁体磁场：可以利用同名磁极相斥，异名磁极相吸的方法来判定磁场方向。（3）电流磁场：利用安培定则（也叫右手螺旋定则）判定磁场方向。 三、磁感线1. 用来形象地描述磁场中各点的磁场方向和强弱的曲线。磁感线是为了形象地描述磁场而在磁场中假想出来的一组有方向的曲线，并不是客观存在于磁场中的真实曲线。磁感线与电场线类似，在空间不能相交，不能相切，也不能中断。2. 磁感线特点（1）磁感线的疏密反映磁场的强弱，磁感线越密的地方表示磁场越强，磁感线越疏的地方表示磁场越弱。（2）磁感线上每一点的切

4、线方向就是该点的磁场方向，也就是在该点小磁针静止时N极的指向。（3） 磁场中的任何一条磁感线都是闭合曲线，在磁体外部由N极到S极，在磁体内部由S极到N极（和静电场的电场线不同）。3. 要熟记常见的几种磁场的磁感线：4. 安培定则（右手螺旋定则）：对直导线，四指指磁感线方向；对环行电流，大拇指指中心轴线上的磁感线方向；对长直螺线管大拇指指螺线管内部的磁感线方向。5. 地磁场的磁感线特点：两极的磁感线垂直于地面；赤道上方的磁感线平行于地面；除两极外，磁感线的水平分量总是指向北方；南半球的磁感线的竖直分量向上，北半球的磁感线的竖直分量向下。四、磁感应强度（条件是匀强磁场中，或L很小，并且LB ）。磁

5、感应强度是矢量。由磁场本身决定，和放不放入电流无关。单位是特斯拉，符号为T，1T=1N/(Am)=1kg/(As2)五、匀强磁场1. 定义：在磁场的某个区域内，如果各点的磁感应强度大小和方向都相同，这个区域内的磁场叫做匀强磁场。2. 磁感线分布特点：间距相同的平行直线。3. 产生：距离很近的两个异名磁极之间的磁场除边缘部分外可以认为是匀强磁场；相隔一定距离的两个平行放置的线圈通电时，其中间区域的磁场也是匀强磁场，如图所示：六、磁通量1. 磁通量的定义穿过某一面积的磁感线的条数，叫做穿过这个面积的磁通量，用符号表示。 物理意义：穿过某一面的磁感线条数。2. 磁通量与磁感应强度的关系按前面的规定，

6、穿过垂直磁场方向单位面积的磁感线条数，等于磁感应强度B，所以在匀强磁场中，垂直于磁场方向的面积S上的磁通量=BS。若平面S不跟磁场方向垂直，则应把S平面投影到垂直磁场方向上。当平面S与磁场方向平行时，=0。3. 公式（1）公式：=BS。（2）公式运用的条件：a匀强磁场；b磁感线与平面垂直。（3）在匀强磁场B中，若磁感线与平面不垂直，公式=BS中的S应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积。此时=BS cos，式中S cos 即为面积S在垂直于磁感线方向的投影，我们称为“有效面积”。 4. 磁通量的单位在国际单位中，磁通量的单位是韦伯（Wb），简称韦。磁通量是标量，只有大小没有方向。七、磁场对电流

7、的作用1. 安培力通电导线在磁场中受到的力称为安培力。2安培力的方向左手定则（1）左手定则伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在同一平面内，把手放入磁场，让磁感线穿过手心，让伸开的四指指向电流方向，那么大拇指所指方向即为安培力方向。（2）安培力F、磁感应强度B、电流I三者的方向关系：F安I，F安B，即安培力垂直于电流和磁感线所在的平面，但B与I不一定垂直。 判断通电导线在磁场中所受安培力时，注意一定要用左手，并注意各方向间的关系。 若已知B、I方向，则F安方向确定；但若已知B（或I）和F安方向，则I（或B）方向不确定。3. 安培力大小的公式表述（1）当B与I垂直时，F=BIL。（

8、2）当B与I成角时，F=BILsin，是B与I的夹角。推导过程：如图所示，将B分解为垂直电流的B2= Bsin和沿电流方向的B1= B cos，B对I的作用可用B1、B2对电流的作用等效替代，F=F1+F2=0+B2ILsin。4电流间的作用规律同向电流相互吸引，异向电流相互排斥。5几点说明（1）通电导线与磁场方向垂直时，F=BIL最大；平行时最小，F=0。（2）B对放入的通电导线来说是外磁场的磁感应强度。（3）导线L所处的磁场应为匀强磁场；在非匀强磁场中，公式F=BILsin 仅适用于很短的通电导线（我们可以把这样的直线电流称为直线电流元）。（4）式中的L为导线垂直磁场方向的有效长度。如图所

9、示，半径为r的半圆形导线与磁场B垂直放置，当导线中通以电流I时，导线的等效长度为2 r，故安培力F=2BIr。八、洛伦兹力运动电荷在磁场中所受的力叫做洛伦兹力。1洛伦兹力与安培力的关系（1）安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观解释。电流是带电粒子定向运动形成的，通电导线在磁场中受到磁场力（安培力）的作用，提示了带电粒子的定向运动的电荷数。（2）大小关系：F安=NF洛，式中的N是导体中的定向运动的电荷数。2洛伦兹力的方向左手定则伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内，让磁感线从掌心进入，并使四指指向正电荷运动的方向，这时拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中

10、所受洛伦兹力的方向。负电荷受力的方向与正电荷受力的方向相反。3洛伦兹力的大小洛伦兹力的大小用公式F=qvBsin 来计算，其中 为电荷速度方向与磁感应强度方向的夹角。（1）当运动电荷运动方向与磁感应强度方向垂直时：F=qvB；（2）当运动电荷运动方向与磁感应强度方向平行时：F=0；（3）当电荷在磁场中静止时：F=0。4洛伦兹力公式F=qvB的另一种推导设导体内单位长度上自由电荷数为n，自由电荷的电荷量为q，定向移动的速度为v，设长度为L的导线中的自由电荷在t时间内全部通过截面A，如图所示，设通过的电荷量为Q，有Q=nqL=nq·vt。又因为，故。安培力可以看作是作用在每个运动电荷上的

11、洛伦兹力的合力，这段导线中含有的运动电荷数目为nL，所以洛伦兹力。5.洛伦兹力的方向（1）洛伦兹力的方向可由左手定则判定，决定洛伦兹力方向的因素有三个：电荷的电性（正、负）、速度方向、磁感应强度的方向。当电荷一定即电性一定时，其他两个因素中，如果只让一个因素的方向相反，则洛伦兹力方向必定相反；如果同时让两个因素的方向相反，则洛伦兹力方向将不变。（2）在电荷的运动方向与磁场方向垂直时，由左手定则可知，洛伦兹力的方向既与磁场方向垂直，又与电荷的运动方向垂直，即洛伦兹力垂直于v和B两者决定的平面。（3）电荷运动的方向v和B不一定垂直，但洛伦兹力一定垂直于磁感应强度B和速度v的方向。6应用洛伦兹力公式应注意的问题（1）公式F=qvB仅适用于vB的情况，式中的v是电荷相对于磁场的运动速度。