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第十一章磁场本章重点研究了磁场产生的本质、磁场的描述和磁场力的性质。研究了磁场对电流、对运动电荷的作用特点,以及电流、运动电荷在磁场或复合场中所处状态和它们的运动。通过本章的学习, 同学们能够进一步巩固和加深对力学、电学等基本规律的理解, 加强力、热、电、磁知识的联系,有效地提高综合运用知识分析、推理以及解决实际问题的能力。知识网络产生运动电荷永磁体通电导体安培定则磁感应强度大小、方向描述磁感线假想曲线、模型磁通量磁场对电流的作用安培力性质对运动电荷的作用洛仑兹力带电粒子在磁场中的圆周运动半径、周期应用带电粒子在复合场中的运动质谱仪、速度选择器、磁流体发电机专题一磁场及描述磁场的基本概念【考点透析】一、本专题考点: 本专题为Ⅰ类要求。二、理解和掌握的内容 1. 磁现象的电本质磁体周围的磁场和电流周围的磁场一样, 都是由运动电荷产生的。 2 .磁场的方向、磁感线、电流的磁场(安培定则) (1 )磁场的方向:规定在磁场中的任意一点,小磁针北极所受磁场力的方向,就是该点磁场的方向。(2 )磁感线:在磁场中画一系列有向曲线,这些曲线上每一点的切线方向表示该点的磁场方向。(3 )直线电流的磁场:磁感线为以导线为圆心的同心圆,其方向用安培定则判定: 右手握住通电导线, 大拇指指向电流方向, 其余四指指向磁感线的环绕方向; 离通电导线越远, 磁场越弱。环形电流的磁场和通电螺线管的磁场: 与条形磁铁相似, 方向也可以用安培定则判定: 右手握住螺线管, 四指指向电流方向, 大拇指指向为螺线管的N 极。 3 .磁感强度:磁场最基本的性质是对放入其中的电流或运动电荷有力的作用。电流垂直于磁场时磁场力最大, 平行时磁场力等于零。在磁场中垂直于磁场方向的通电直导线, 受到的磁场力 F 与电流强度 I 和导线长度 L 的乘积的比值叫做该处的磁感强度。定义式为: B=F/IL ,磁感强度的方向就是该点的磁场的方向。匀强磁场: 如果某个区域内磁感强度的大小处处相等, 方向相同, 那么, 这个区域的磁场就是匀强磁场。如: 两个较大的异名磁极之间(除了边缘以外) 、长螺线管内部(除了两端以外)都可以看作匀强磁场。匀强磁场中的磁感线是平行等间距的。 4 .磁通量:穿过某一面积的磁感线条数,就叫做穿过这个面积的磁通量。磁通量是标量。定义式为: ф= BS sin θ,θ为面积 S与磁感强度 B 之间的夹角, 此式只适用于匀强磁场。磁通量的单位是韦伯( Wb)。注意: 穿过某一面积的磁通量与线圈的匝数无关; 磁通量随磁感线从不同方向穿过面积时正负符号不同;计算磁通量时要用和磁通。【例题精析】例1 关于磁通量的说法正确的是( ) A .磁通量是反映磁场强弱的物理量 B. 某一面积上的磁通量是表示穿过此面积的磁感线的总条数 C .在磁场中所取的面积越大,穿过该面的磁通量一定越大 D .穿过任何封闭曲面的磁通量一定为零解析: 磁通量是磁感强度与垂直磁场方向的面积的乘积,它可以理解为穿过磁场中某面积的磁感线的总条数, 但并不表示磁场的强弱和方向,故 A 错;可以假想一个条形磁铁,外面套有两个线圈去比较磁通量,从而判断出 B 正确,也要注意和磁通的问题和磁场与面积是否垂直等因素,故 C 错;因为磁感线是闭合曲线,所以 D 正确。例 2 将一块边长为 a 的立方体导体均匀拉长为直径为 d的细圆柱后再组成闭合回路,将其置于磁感强度为 B 的匀强磁场中时, 穿过这个回路的最大磁通量是多少? 解析: 要使穿过该回路的磁通量最大, 一方面要使磁场方向垂直回路平面; 另一方面回路面积应该最大, 所以将立方体拉成细圆柱导线以后应该围成一个圆形回路。因为导体拉伸过程中体积不变, 由此可以通过数学方法求得回路最大面积 S ,进一步求出最大磁通量。设边长为 a 的立方体均匀拉长为直径为 d 的细圆柱导线后总长度为 L ,围成的圆形半径为 R ,面积为 S ,由题意有: a 3=πL( d/2 ) 2L=2πRS=πR 2 以上三式联立可解得 S= 4a 6/π 3d 4 代入φ= BSsin θ,得回路的最大磁通量为φ M= 4Ba 4/π 3d 4。【能力提升】Ⅰ知识与技能 1 .由磁感强度的定义式 B=F/IL 可知( ) A .磁感强度与通电导线受到的磁场力 F 成正比,与电流强度和导线的长度的乘积成反比 B .磁感强度的方向与 F 的方向一致 C .磁感强度由磁场本身决定,与通电导线无关 D .磁感强度是标量,没有方向 2 .下列说法正确的是( ) A .奥斯特实验证明了电磁感应现象 B .磁铁周围的磁场和电流的磁场一样,本质上都是由运动电荷产生的C .电荷与电荷之间的相互作用一定是通过磁场来发生的 D .使用安培定则时,大拇指一定指向磁场方向 3 .磁感强度的单位为 T ,下面的单位与