高2物理選修3-1知識點(diǎn) 第三章 磁場
第1節(jié) 磁現(xiàn)象和磁場
一、磁現(xiàn)象
磁性、磁體、磁極：能吸引鐵質(zhì)物體的性質(zhì)叫磁性。具有磁性的物體叫磁體，磁體中磁性最強(qiáng)的區(qū)域叫磁極。
二、磁極間的相互作用規(guī)律：同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引.(與電荷類比)
三、磁場
(一)磁體的周圍有磁場
(二)奧斯特實(shí)驗(yàn)的啟示：電流能夠產(chǎn)生磁場，運(yùn)動電荷周圍空間有磁場。
導(dǎo)線南北放置
(三)安培的研究：磁體能產(chǎn)生磁場，磁場對磁體有力的作用;電流能產(chǎn)生磁場，那么磁場對電流也應(yīng)該有力的作用。
(四)磁場的基本性質(zhì)：
1、磁場對處于場中的磁體有力的作用。
2、磁場對處于場中的電流有力的作用。
第2、4節(jié) 磁感應(yīng)強(qiáng)度、通電導(dǎo)線和磁場中受到的力
一、安培力的方向
安培力——磁場對電流的作用力稱為安培力。
左手定則：伸開左手，使拇指與四指在同一個平面內(nèi)并跟四指垂直，讓磁感線垂直穿入手心，使四指指向電流的方向，這時拇指所指的就是通電導(dǎo)體所受安培力的方向。
二、安培力方向的判斷
1.安培力的方向總是垂直于磁場方向和電流方向所決定的平面，在判斷安培力方向時首先確定磁場和電流所確定的平面，從而判斷出安培力的方向在哪一條直線上，然后再根據(jù)左手定則判斷出安培力的具體方向。
2.已知I、B的方向，可唯一確定F的方向;已知F、B的方向，且導(dǎo)線的位置確定時，可唯一確定I的方向;已知F、I的方向時，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向不能唯一確定。
3.由于B、I、F的方向關(guān)系在三維立體空間中，所以解決該類問題時，應(yīng)具有較好的空間想像力.如果是在立體圖中，還要善于把立體圖轉(zhuǎn)換成平面圖。
三、安培力的大小
實(shí)驗(yàn)表明：把一段通電直導(dǎo)線放在磁場里，當(dāng)導(dǎo)線方向與磁場方向垂直時，導(dǎo)線所受到的安培力最大;當(dāng)導(dǎo)線方向與磁場方向一致時，導(dǎo)線所受到的安培力等于零;當(dāng)導(dǎo)線方向與磁場方向斜交時，所受到的安培力介于最大值和零之間。
四、磁感應(yīng)強(qiáng)度
定義：當(dāng)通電導(dǎo)線與磁場方向垂直時，通電導(dǎo)線所受的安培力F跟電流I和導(dǎo)線長度L的乘積IL的比值叫做磁感應(yīng)強(qiáng)度。
對磁感應(yīng)強(qiáng)度的理解
1、公式B=F/IL是磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式，是用比值定義的，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小只決定于磁場本身的性質(zhì)，與F、I、L均無關(guān)。
2、定義式B=FIL成立的條件是：通電導(dǎo)線必須垂直于磁場方向放置。因?yàn)榇艌鲋心滁c(diǎn)通電導(dǎo)線受力的大小，除了與磁場強(qiáng)弱有關(guān)外，還與導(dǎo)線的方向有關(guān)。導(dǎo)線放入磁場中的方向不同，所受磁場力也不相同.通電導(dǎo)線受力為零的地方，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小不一定為零，這可能是電流方向與B的方向在一條直線上的原因造成的。
3、磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式也適用于非勻強(qiáng)磁場，這時L應(yīng)很短，IL稱作“電流元”，相當(dāng)于靜電場中的試探電荷。
4、通電導(dǎo)線受力的方向不是磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向。
5、磁感應(yīng)強(qiáng)度與電場強(qiáng)度的區(qū)別：磁感應(yīng)強(qiáng)度B是描述磁場的性質(zhì)的物理量，電場強(qiáng)度E是描述電場的性質(zhì)的物理量，它們都是矢量，現(xiàn)把它們的區(qū)別列表如下：
(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，遵循平行四邊形定則。如果空間同時存在兩個或兩個以上的磁場時，某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B是各磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和。
五、勻強(qiáng)磁場：如果磁場的某一區(qū)域里，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向處處相同，這個區(qū)域的磁場叫做勻強(qiáng)磁場.在勻強(qiáng)磁場中，在通電直導(dǎo)線與磁場方向垂直的情況下，導(dǎo)線所受的安培力F= BIL。
(一)公式F=BIL中L指的是“有效長度”.當(dāng)B與I垂直時，F(xiàn)最大，F(xiàn)=BIL;當(dāng)B與I平行時，F(xiàn)=0。
(二)彎曲導(dǎo)線的有效長度L，等于連接兩端點(diǎn)直線的長度，如下圖相應(yīng)的電流沿L由始端流向末端。
1、當(dāng)電流與磁場方向垂直時，F(xiàn) = ILB
2、當(dāng)電流與磁場方向夾θ角時，F(xiàn) = ILBsinθ
第3節(jié) 幾種常見的磁場
一、磁場的方向
物理學(xué)規(guī)定：
在磁場中的任一點(diǎn)，小磁針北極受力的方向，亦即小磁針靜止時北極所指的方向，就是該點(diǎn)的磁場方向。
二、圖示磁場
(一)磁感線——在磁場中假想出的一系列曲線
1、磁感線上任意點(diǎn)的切線方向與該點(diǎn)的磁場方向一致(小磁針靜止時N極所指的方向)。
2、磁感線的疏密程度表示磁場的強(qiáng)弱。
(二)常見磁場的磁感線
1、永久性磁體的磁場：條形，蹄形
2、直線電流的磁場
剖面圖(注意“ ”和“×”的意思)箭頭從紙里到紙外看到的是點(diǎn)，從紙外到紙里看到的是叉。
3、環(huán)形電流的磁場(安培定則：讓右手彎曲的四指和環(huán)形電流的方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是環(huán)形導(dǎo)線中心軸線上磁感線的方向。)
4、螺線管電流的磁場(安培定則：用右手握住螺旋管，讓彎曲的四指所指的方向跟電流方向一致，大拇指所指的方向就是螺旋管內(nèi)部磁感線的方向。)
常見的圖示：
三、磁感線的特點(diǎn)：
1、磁感線的疏密表示磁場的強(qiáng)弱。
2、磁感線上的切線方向?yàn)樵擖c(diǎn)的磁場方向。
3、在磁體外部，磁感線從N極指向S極;在磁體內(nèi)部，磁感線從S極指向N極。
4、磁感線是閉合的曲線(與電場線不同)。
5、任意兩條磁感線一定不相交。
6、常見磁感線是立體空間分布的。
7、磁場在客觀存在的，磁感線是人為畫出的，實(shí)際不存在。
四、安培分子環(huán)流假說
(一)分子電流假說
任何物質(zhì)的分子中都存在環(huán)形電流——分子電流，分子電流使每個分子都成為一個微小的磁體。
(二)安培分子環(huán)流假說對一些磁現(xiàn)象的解釋：
①未被磁化的鐵棒，磁化后的鐵棒。
�、谟来朋w之所以具有磁性，是因?yàn)樗鼉?nèi)部的環(huán)形分子電流本來就排列整齊。
�、塾来朋w受到高溫或猛烈的敲擊會失去磁性，這是因?yàn)樵诩ち业臒徇\(yùn)動或機(jī)械振動的影響下，分子電流的取向又變得雜亂無章了。
(三)磁現(xiàn)象的電本質(zhì)
第5、6節(jié) 運(yùn)動電荷在磁場中受到的力和帶電粒子勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動
一、磁場對運(yùn)動電荷有力的作用——這個力叫洛侖茲力。
二、磁場對電流有安培力的作用，而電流是由電荷定向運(yùn)動形成的。所以磁場對電流的安培力可能是磁場對運(yùn)動電荷的作用力的宏觀表現(xiàn)。即：
(一)安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。
(二)洛倫茲力是安培力的微觀本質(zhì)。
三、洛倫茲力的方向
(一)洛倫茲力的方向符合左手定則：伸開左手，使大拇指跟其余四指垂直，且處于同一平面內(nèi)，把手放入磁場中，磁感線垂直穿過手心，四指指向正電荷運(yùn)動的方向，那么，拇指所指的方向就是正電荷所受洛倫茲力的方向;若是負(fù)電荷運(yùn)動的方向，那么四指應(yīng)指向其反方向。
(二)關(guān)于洛侖茲力的說明：
1、洛侖茲力的方向垂直于v和B組成的平面。
2、洛侖茲力永遠(yuǎn)與速度方向垂直。
3、洛侖茲力對電荷不做功。
4、洛侖茲力只改變速度的方向，不改變速度的大小。
5、洛侖茲力對電荷只起向心力的作用，故只在洛侖茲力的作用下，電荷將作勻速圓周運(yùn)動。
四、洛倫茲力的大小
(一)安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。
(二)洛倫茲力是安培力的微觀本質(zhì)。
五、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動：做勻速圓周運(yùn)動
(責(zé)任編輯：彭海芝)
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