卓越教育考試研究院

1.磁場的產(chǎn)生

　　（1）磁極周圍有磁場。

　?。?）電流周圍有磁場（奧斯特）。

　　安培提出分子電流假說（又叫磁性起源假說），認(rèn)為磁極的磁場和電流的磁場都是由電荷的運動產(chǎn)生的。

　?。?）變化的電場在周圍空間產(chǎn)生磁場（麥克斯韋）。

2.磁場的基本性質(zhì)

　　磁場對放入其中的磁極和電流有磁場力的作用（對磁極一定有力的作用；對電流可能有力的作用，當(dāng)電流和磁感線平行時不受磁場力作用）。

3.磁感應(yīng)強度

（條件是L⊥B；在勻強磁場中或ΔL很小。）

　　磁感應(yīng)強度是矢量。單位是特斯拉，符號為T，1T=1N/(A*m)=1kg/(A*s²)

4.磁感線

　　（1）用來形象地描述磁場中各點的磁場方向和強弱的曲線。磁感線上每一點的切線方向就是該點的磁場方向，也就是在該點小磁針N 極受磁場力的方向。磁感線的疏密表示磁場的強弱。

　?。?）磁感線是封閉曲線（和靜電場的電場線不同）。

　?。?）要熟記常見的幾種磁場的磁感線：

　　地磁場的特點：兩極的磁感線垂直于地面；赤道上方的磁感線平行于地面；除兩極外，磁感線的水平分量總是指向北方；南半球的磁感線的豎直分量向上，北半球的磁感線的豎直分量向下。

　　（4）電流的磁場方向由安培定則（右手螺旋定則）確定：對直導(dǎo)線，四指指磁感線方向；對環(huán)行電流，大拇指指中心軸線上的磁感線方向；對長直螺線管大拇指指螺線管內(nèi)部的磁感線方向。

1.安培力方向的判定

　?。?）用左手定則。

　　（2）用“同向電流相吸，反向電流相斥”（適用于兩電流互相平行時）。

　　（3）可以把條形磁鐵等效為長直通電螺線管（不要把長直通電螺線管等效為條形磁鐵）。

2.安培力大小的計算

　　F=BLIsinα（α為B、L間的夾角）高中要求會計算α=0（不受安培力）和α=90o兩種情況。

1.洛倫茲力的大小

運動電荷在磁場中受到的磁場力叫洛倫茲力，它可以看做是安培力的微觀表現(xiàn)。

計算公式的推導(dǎo)：如圖所示，整個導(dǎo)線受到的磁場力（安培力）為F_安  =BIL；其中I=nesv；設(shè)導(dǎo)線中共有N個自由電子N=nsL；每個電子受的磁場力為f，則F_安=Nf。由以上四式得f=qvB。條件是v與B垂直。（v與B平行時洛倫茲力為零。）

2.洛倫茲力的方向

　　在用左手定則時，四指必須指電流方向（不是速度方向），即正電荷定向移動的方向；對負(fù)電荷，四指應(yīng)指負(fù)電荷定向移動方向的反方向。

3.洛倫茲力的應(yīng)用

　　帶電粒子在勻強磁場中僅受洛倫茲力而做勻速圓周運動時，洛倫茲力充當(dāng)向心力，因此有：，由此可以推導(dǎo)出該圓周運動的半徑公式和周期公式：。

4.帶電粒子在勻強磁場中的偏轉(zhuǎn)

　?。?）穿過矩形磁場區(qū)。要畫好輔助線（半徑、速度及延長線）。穿越過程的偏轉(zhuǎn)角由sinθ=L/R求出。側(cè)移由R²=L²-(R-y)²解出。經(jīng)歷時間由得出。

　　注意：這里射出速度的反向延長線與初速度延長線的交點不是寬度線段的中點，這點與帶電粒子在勻強電場中的偏轉(zhuǎn)結(jié)論不同！

　?。?）穿過圓形磁場區(qū)。畫好輔助線（半徑、速度、軌跡圓的圓心、連心線）。偏角可由求出。經(jīng)歷時間由得出。

　　注意：由對稱性，正對圓心射入的例子必然背離圓心射出。

1.空間同時存在正交的勻強電場和勻強磁場

　　正交的勻強磁場和勻強電場組成“速度選擇器”。帶電粒子（不計重力）必須以唯一確定的速度（包括大小、方向）才能勻速（或者說沿直線）通過速度選擇器。否則將發(fā)生偏轉(zhuǎn)。這個速度的大小可以由洛倫茲力和電場力的平衡得出：qvB=Eq，。在本圖中，速度方向必須向右。

　　（1）這個結(jié)論與帶電粒子的電性、電量都無關(guān)。

　　（2）若入射速度小于該速度，電場力將大于洛倫茲力，粒子向電場力方向偏轉(zhuǎn)，穿越混合場過程電場力做正功，動能增大，洛倫茲力也增大，粒子的軌跡是一條復(fù)雜曲線；若入射速度大于該速度，粒子將向洛倫茲力方向偏轉(zhuǎn)，穿越混合場過程電場力將做負(fù)功，動能減小，洛倫茲力也減小，軌跡也是一條復(fù)雜曲線。

2.帶電粒子分別通過勻強電場和勻強磁場

3.帶電粒子依次在電場、磁場中做連續(xù)運動

4．帶電微粒在重力、電場力、磁場力共同作用下的運動（電場、磁場均為勻強場）

　　（1）帶電微粒在三個場共同作用下做勻速圓周運動。必然是電場力和重力平衡，而洛倫茲力充當(dāng)向心力。

　?。?）帶電微粒在三種場共存區(qū)域中做直線運動。當(dāng)其速度始終平行于磁場時，不受洛倫茲力，可能做勻速運動也可能做勻變速運動；當(dāng)帶其速度垂直于磁場時，只能做勻速直線運動。

1.質(zhì)譜儀

　　下圖的兩種裝置都可以用來測定帶電粒子的荷質(zhì)比。

　?。?）帶電粒子質(zhì)量m，電荷量q，由電壓U加速后垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，測得在該磁場中做圓周運動的軌道半徑為r，則有：

　?。?）帶電粒子質(zhì)量m，電荷量q，以某一速度恰好能沿直線穿過速度選擇器（電場強度E，磁感應(yīng)強度B₁），垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強度為B₂的勻強磁場。測得在該磁場中做圓周運動的軌道半徑為r，則有：

2.回旋加速器

3.直線加速器

　　如圖所示，質(zhì)子源和2、4、6……金屬圓筒接交變電源上端，1、3、5……金屬圓筒接交變電源下端。質(zhì)子從質(zhì)子源由靜止出發(fā)，被源、1間的電場加速后進(jìn)入1圓筒內(nèi)（筒把電場屏蔽，質(zhì)子在筒內(nèi)做勻速運動）出1筒后交變電源極性恰好改變，于是質(zhì)子在1、2筒間再次加速……。由于質(zhì)子在金屬圓筒內(nèi)作勻速運動的速度越來越大，因此圓筒要求越來越長。