磁场基本概念 安培力

第三章磁场

电流的磁效应奥斯特实验导线应沿南北方向水平放置通电导线周围存在磁场,即电流可以产生磁场注意事项：实验结论:几种常见磁场磁感线分布1、假想的。

2、每一点的切线方向即为该点的磁场的方向。（小磁针N极受力的方向）

3、闭合曲线。

4、疏密表示磁场的强弱。

5、不能相交或相切。

磁感线的特点安培定则1：用右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。直线电流的磁场的磁感线I侧视图俯视图直线电流的磁场的磁感线的平面图环形电流周围磁感线安培定则2：让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向。通电螺旋管周围磁感线等效安培定则3：用右手握住螺旋管，让弯曲的四指所指的方向跟电流方向一致，大拇指所指的方向就是螺旋管内部磁感线的方向。（大拇指指向螺旋管N极）判断南极附近、北极附近、赤道、南半球、北半球磁场方向地球磁场判断南极附近、北极附近、赤道、南半球、北半球磁场方向地球磁场1、定义：在匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为S，我们把B

与S

的乘积叫做穿过这个面的磁通量.2、在匀强磁场中，公式为

Φ=BS⊥

S⊥表示某一面积在垂直于磁场方向上的投影面3、物理意义：磁通量磁通量Φ表示穿过某一面积的磁感线的条数。磁感应强度B，磁感线与某平面夹角a，求通过此面积S的磁通量。aB4、单位：在SI制中是韦伯，简称韦，符号Wb5、磁通量有正负，先规定面的正面，从正面穿入的磁通量为正，反之为负，若既有穿入又有穿出则应正负抵消，即求该面积各磁通量的代数和。6、磁通量的变化量：通常指大小。磁感应强度大小的定义：电流与磁场垂直

实验得：F∝IL定义：我们把电流垂直磁场情况下的安培力与电流元的比值定义为磁感应强度的大小。磁感应强度正比于F安？同时有F=ILB1、定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的安培力F跟电流元IL的比值叫磁感应强度。2、定义式：3、单位：特斯拉，简称特，符号T常见磁场的磁感应强度地面附近的地磁场3×10-3T到4×10-3T永磁体磁极附近的磁场10-3T电机、变压器铁芯中0.8T到1.4T超导体材料强电流产生的磁场1000T安培力的方向左手定则：伸开左手，使拇指与四指在同一平面内并跟四指垂直，让磁感线垂直穿入手心，四指指向电流的向，这时拇指所指的就是通电导体所受安培力的向。画出图中通电导线棒所受安培力的方向。磁电式电表平行电流间的相互作用力同向相吸，异向相斥例：两个互相垂直的可绕o点自由转动的导线分别通有向右和向上的电流，从初始状态释放，两导线分别如何运动？OI1I2转到同向，边转边吸洛伦兹力和安培力什么关系？IF安.....................－vf－vf－vf－vf－vf－vf安培力是洛伦兹力的宏观表现洛伦兹力是安培力的微观本质如何判断洛伦兹力的方向？vvff洛伦兹力始终垂直速度，方向用左手定则判断，找等效电流方向洛伦兹力的方向?vvBvfff洛垂直纸面向外试判断下图中粒子所受的洛伦兹力的方向

－－－左手定则补全图中的项目。vffvv洛伦兹力方向垂直纸面向里判断f洛的方向根据安培力推导洛伦兹力大小IF安.....................－vf－vf－vf－vf－vf－vf磁场和运动方向垂直2.磁场和运动方向平行v0

v0

平行磁场方向时，f洛=0V3.磁场和速度斜交B1B2带电粒子在磁场中的运动情况1.v0=02.v0与B平行3.v0与B垂直4.v0与B斜交静止匀速直线运动匀速圆周运动匀速率螺旋运动

v0⊥B时做匀速圆周运动f洛做功特点粒子受力特点（方向，大小）半径周期一．带电粒子在单直线边界磁场中的运动①如果垂直磁场边界进入，粒子作半圆运动后垂直原边界飞出；②如果与磁场边界成夹角θ进入，仍以与磁场边界夹角θ飞出（有两种轨迹，图中若两轨迹共弦，则θ1＝θ2）。OBA．rrPθMNBO2θθ1．直线上方有匀强磁场（B）。正、负电子同时从点P以与MN成30°角的同样速度v射入磁场（电子质量为m,电荷为e），它们从磁场中射出时相距多远？射出的时间差是多少？．．300MNBrrO600O’rr600175页4．如图,在一水平放置的平板MN上方有匀强磁场,磁感应强度的大小为B,磁场方向垂直于纸面向里,许多质量为m,带电量为+q的粒子,以相同的速率v沿位于纸面内的各个方向,由小孔O射入磁场区域,不计重力,不计粒子间的相互影响.下列图中阴影部分表示带电粒子可能经过的区域,其中R=mv/qB.哪个图是正确的?MNBO2RR2RMNO2RR2RMNO2R2R2RMNOR2R2RMNOD.A.B.C.2RR2RMNO2RR2RMNO2RR2RMNO2R2R2RMNOR2R2RMNOD.A.B.C.转圆心问题175页例2匀强磁场垂直纸面向里，B=0.6T，磁场内有一块平面感光板，板面与磁场方向平行，在距ab为L=16cm处，有一个点状的a放射源S，它向各个方向发射a粒子，速度都是3.0×106m/s，已知a粒子的荷质比q/m=5.0×107C/kg，现只考虑在纸平面中的a粒子，求ab上被a粒子打中的区域的长度。提示：r==10cmSabmvqBSabSab175页变式2二．带电粒子在平行直线边界磁场中的运动SBPSSQPQQ圆心在过入射点跟跟速度方向垂直的直线上圆心在过入射点跟边界垂直的直线上圆心在磁场原边界上量变积累到一定程度发生质变，出现临界状态．(2)侧移距离yθBdOrrθ(1)偏向角（回旋角）θ(3)时间t注意区分“电偏转”和“磁偏转”174页例1．如图所示，一束电子（电量为e）以速度v垂直射入磁感应强度为B、宽度为d的匀强磁场中，穿透磁场时速度方向与电子原来射入方向的夹角是30º，则电子的质量是多大？穿透磁场的时间是多少?30ºBdOrr300练习：在真空中宽ｄ的区域内有匀强磁场Ｂ，质量为ｍ，电量为e，速率为ｖ的电子从边界ＣＤ外侧垂直射入磁场，入射方向与ＣＤ夹角θ，为了使电子能从磁场的另一侧边界ＥＦ射出，ｖ最小是多少？CEFDBO．θ思考：求电子在磁场中运动的最长时间是多长？+q已知：两极板间距离L，极板长度L，带电+q的粒子从磁场边界中点水平射入，为使粒子不打到极板上，求vo的范围？三．带电粒子在矩形边界磁场中的运动r2O2+qr2O1粒子擦着上板从左边穿出时，圆心在O1点，有粒子擦着上板从右边穿出时，圆心在O2点，有粒子不打在极板上可能从左端穿出，也可能从右端穿出，必须全面分析问题．176页8.如图所示，一足够长的矩形区域abcd内充满方向垂直纸面向里的、磁感应强度为B的匀强磁场，在ad边中点O方向垂直磁场射入一速度方向跟ad边夹角θ=300

、大小为v0的带电粒子，已知粒子质量为m、电量为q，ab边足够长，ad边长为L，粒子的重力不计。求：⑴.粒子能从ab边上射出磁场的v0大小范围。⑵.如果带电粒子不受上述v0大小范围的限制，求粒子在磁场中运动的最长时间。V0OabcdV0Oabcdθ300600V0θ2θ2θ圆心角等于弦切角的2倍四．带电粒子在圆形边界磁场中的运动B•θO’O1、磁场半径R、轨迹半径r间的关系2、轨迹圆心角和偏转角的关系3、在磁场中的时间和轨迹半径的关系对称性176页6题圆形区域内有垂直纸面的匀强磁场，三个质量和电荷都相同的带电粒子abc以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入磁场，正确的是（）a粒子的动能最大c粒子的速率最大c粒子在磁场中运动时间最长它们做圆周运动的周期Ta<Tb<TcO1O2O3O4半径越大，圆心角θ越小．圆心角等于偏向角θO1O2O3O4176页6题练习：圆形区域内存在垂直纸面的半径为R的匀强磁场，磁感强度为B，现有一电量为q、质量为m的正离子从a点沿圆形区域的直径射入，设正离子射出磁场区域的方向与入射方向的夹角为600，求此离子在磁场区域内飞行的时间及射出的位置。B•600600P(xy)yxO’xyoO3.在直角坐标系xOy中，有一半径为R的圆形磁场区域，磁感强度为B，磁场方向垂直xOy平面指向纸内，该区域的圆心坐标为（R，0）。如图所示，有一个质量为m、带电量为－q的离子，由静止经匀强电场加速后从点（0，R/2）沿x轴正方向射入磁场，离子从射入到射出磁场通过了该磁场的最大距离，不计重力影响。求：⑴.离子在磁场区域经历的时间。⑵.加速电场的加速电压。OR/2RBxy·••O2O1rr600174页变式1一匀磁场,磁场方向垂直于xy平面,在