高二物理竞赛磁学课件

一、磁感应强度和磁感应通量二、几种典型电流的磁感应强度三、安培力载流导体受安培力运动四、洛仑兹力电荷受电磁场力的运动

磁场一、磁感应强度和磁感应通量

磁感应强度：方向：N

磁感应通量：

二、几种典型电流的磁感应强度均匀场中线圈的磁通：★无限长直线电流I的磁感应强度★无限长载流圆柱面的磁感应强度(r>R)(r<R)真空磁导率★细长密绕通电螺线管内轴线上的磁感应强度式中n是螺线管单位长度上线圈的匝数.

电流面密度为JS的无限大均匀载流平面的磁感应强度★圆环电流轴线上一点的磁感应强度线圈的磁矩

令上式中的x=0，得

RIx三、安培力载流导体受安培力运动安培力公式：

载流导体受安培力运动例取Δl2

1、均匀场的情况2、非均匀场的情况例：载流平面线圈在磁场受的力和力矩线圈磁矩均匀场中曲线电流受的力等于连接曲线两端的直线电流受的力例例：载流导体在安培力作用下运动

如图所示，水平桌面上的两平行光滑金属导轨PQ和MN相距L＝0.2m，已充电的电容器C＝1×104μF，长为L、质量为m=0.1kg的金属棒横跨在导轨上，不计它与导轨的摩擦力。方向垂直向上的匀强磁场B=2T，导轨离地面的高度h=0.8m。当图示开关S闭合后，金属棒被推出，其落地点的水平位移为0.4m。求电容器放电时通过金属棒的电量和电容器两极板间电压的改变量。解设棒平抛时初速度为v0，安培力作用的时间为Δt。由平抛运动规律知由动量定时得解例：

长为L质量为m的细金属棒与两根金属弹簧构成回路[见图。已知弹簧的劲度系数为k，其原长度为l0。在回路中建立稳恒电流I，忽略电磁感应对回路的影响，试求两细金属棒做小振动时的周期。四、洛仑兹力电荷受电磁场力的运动

洛仑兹力：

电荷受电磁场力运动的运动方程：如图示，光滑水平面上有一长为的空心细管，在管内端有一质量为，电量为的带电小球，在管的端外侧则有一不带电的小球。开始时，管静止，管带着以垂直于管长度方向的速度在平面内向右运动，小球则以速度左运动。整个装置放在垂直于水平面向下的均匀磁场．如果小球从管的端离开后，最终能与相碰，试求满足此要求的的可能取值。（内壁光滑中，其磁感应强度为例相对向在管中运动对管的压力忽略不计。）解因，小球受指向N端的洛伦兹力：其沿MN方向的加速度为：到达N端时，其沿MN方向的速度和所需时间分别为小球到达N端的合速度为：离开管N端所受洛伦兹力合其作圆周运动，回旋半径和周期分别为和在图示圆轨道上相遇，故转过的圆心角和所需时间分别为两小球相遇时运动的时间和经过的路程分别为为例:如图1所示，分布在全空间均匀电场E的方向与+y轴平行，分布在0≤y≤L区间的均匀磁场B的方向与+Z轴平行。今有一质量为m，电量为q(q>0)的质点在x=0、y=-h、z=0的p点静止释放。设h≥0。（1）为使带电质点的运动规道恰好与y=L的平面相切，求h应满足的条件。（2）若h=0，且带电粒子的运动不走出磁场区，试写出质点x、y分量的运

动方程。图1解：（1）求质点到达o点的速度（沿+y方向）设粒子在电场、磁场区任一点的速度分量为则即在坐标原点o：则在y=L点o：两式联列得：例：霍耳效应

如图所示，一厚为d，宽为b的载流导体薄板放在磁场B中，如果磁场与薄板板面垂直，则板的两侧A、A’间会出现