高中物理磁場(chǎng)知識(shí)
高中物理磁場(chǎng)知識(shí)
在高中物理教學(xué)中，磁場(chǎng)是重點(diǎn)內(nèi)容，需要掌握哪些具體知識(shí)要點(diǎn)?下面是學(xué)習(xí)啦小編給大家?guī)?lái)的高中物理磁場(chǎng)知識(shí)，希望對(duì)你有幫助。
高中物理磁場(chǎng)知識(shí)
1.磁場(chǎng)
(1)磁場(chǎng):磁場(chǎng)是存在于磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷周圍的一種物質(zhì).永磁體和電流都能在空間產(chǎn)生磁場(chǎng).變化的電場(chǎng)也能產(chǎn)生磁場(chǎng).
(2)磁場(chǎng)的基本特點(diǎn):磁場(chǎng)對(duì)處于其中的磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用.
(3)磁現(xiàn)象的電本質(zhì):一切磁現(xiàn)象都可歸結(jié)為運(yùn)動(dòng)電荷(或電流)之間通過(guò)磁場(chǎng)而發(fā)生的相互作用.
(4)安培分子電流假說(shuō)------在原子、分子等物質(zhì)微粒內(nèi)部，存在著一種環(huán)形電流即分子電流，分子電流使每個(gè)物質(zhì)微粒成為微小的磁體.
(5)磁場(chǎng)的方向:規(guī)定在磁場(chǎng)中任一點(diǎn)小磁針N極受力的方向(或者小磁針靜止時(shí)N極的指向)就是那一點(diǎn)的磁場(chǎng)方向.
2.磁感線
(1)在磁場(chǎng)中人為地畫出一系列曲線，曲線的切線方向表示該位置的磁場(chǎng)方向，曲線的疏密能定性地表示磁場(chǎng)的弱強(qiáng)，這一系列曲線稱為磁感線.
(2)磁鐵外部的磁感線，都從磁鐵N極出來(lái)，進(jìn)入S極，在內(nèi)部，由S極到N極，磁感線是閉合曲線;磁感線不相交.
(3)幾種典型磁場(chǎng)的磁感線的分布:
?、僦本€電流的磁場(chǎng):同心圓、非勻強(qiáng)、距導(dǎo)線越遠(yuǎn)處磁場(chǎng)越弱.
②通電螺線管的磁場(chǎng):兩端分別是N極和S極，管內(nèi)可看作勻強(qiáng)磁場(chǎng)，管外是非勻強(qiáng)磁場(chǎng).
③環(huán)形電流的磁場(chǎng):兩側(cè)是N極和S極，離圓環(huán)中心越遠(yuǎn)，磁場(chǎng)越弱.
?、軇驈?qiáng)磁場(chǎng):磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小處處相等、方向處處相同.勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的磁感線是分布均勻、方向相同的平行直線.
3.磁感應(yīng)強(qiáng)度
(1)定義:磁感應(yīng)強(qiáng)度是表示磁場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量，在磁場(chǎng)中垂直于磁場(chǎng)方向的通電導(dǎo)線，受到的磁場(chǎng)力F跟電流I和導(dǎo)線長(zhǎng)度L的乘積IL的比值，叫做通電導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度，定義式B=F/IL.單位T，1T=1N/(A·m).
(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向，即通過(guò)該點(diǎn)的磁感線的切線方向.
(3)磁場(chǎng)中某位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小及方向是客觀存在的，與放入的電流強(qiáng)度I的大小、導(dǎo)線的長(zhǎng)短L的大小無(wú)關(guān)，與電流受到的力也無(wú)關(guān)，即使不放入載流導(dǎo)體，它的磁感應(yīng)強(qiáng)度也照樣存在，因此不能說(shuō)B與F成正比，或B與IL成反比.
(4)磁感應(yīng)強(qiáng)度B是矢量，遵守矢量分解合成的平行四邊形定則，注意磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是該處的磁場(chǎng)方向，并不是在該處的電流的受力方向.
4.地磁場(chǎng):地球的磁場(chǎng)與條形磁體的磁場(chǎng)相似，其主要特點(diǎn)有三個(gè):
(1)地磁場(chǎng)的N極在地球南極附近，S極在地球北極附近.
(2)地磁場(chǎng)B的水平分量(Bx)總是從地球南極指向北極，而豎直分量(By)則南北相反，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下.
(3)在赤道平面上，距離地球表面相等的各點(diǎn)，磁感強(qiáng)度相等，且方向水平向北.
5★.安培力
(1)安培力大小F=BIL.式中F、B、I要兩兩垂直，L是有效長(zhǎng)度.若載流導(dǎo)體是彎曲導(dǎo)線，且導(dǎo)線所在平面與磁感強(qiáng)度方向垂直，則L指彎曲導(dǎo)線中始端指向末端的直線長(zhǎng)度.
(2)安培力的方向由左手定則判定.
(3)安培力做功與路徑有關(guān)，繞閉合回路一周，安培力做的功可以為正，可以為負(fù)，也可以為零，而不像重力和電場(chǎng)力那樣做功總為零.
6. ★洛倫茲力
(1)洛倫茲力的大小f=qvB，條件:v⊥B.當(dāng)v∥B時(shí)，f=0.
(2)洛倫茲力的特性:洛倫茲力始終垂直于v的方向，所以洛倫茲力一定不做功.
(3)洛倫茲力與安培力的關(guān)系:洛倫茲力是安培力的微觀實(shí)質(zhì)，安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn).所以洛倫茲力的方向與安培力的方向一樣也由左手定則判定.
(4)在磁場(chǎng)中靜止的電荷不受洛倫茲力作用.
7. ★★★帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律
在帶電粒子只受洛倫茲力作用的條件下(電子、質(zhì)子、α粒子等微觀粒子的重力通常忽略不計(jì))，
(1)若帶電粒子的速度方向與磁場(chǎng)方向平行(相同或相反)，帶電粒子以入射速度v做勻速直線運(yùn)動(dòng).
(2)若帶電粒子的速度方向與磁場(chǎng)方向垂直，帶電粒子在垂直于磁感線的平面內(nèi)，以入射速率v做勻速圓周運(yùn)動(dòng).
?、佘壍腊霃焦剑簉=mv/qB
?、谥芷诠? T=2πm/qB
8.帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)
(1)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中做直線運(yùn)動(dòng)
?、賻щ娏Ｗ铀芎贤饬榱銜r(shí)，做勻速直線運(yùn)動(dòng)，處理這類問題，應(yīng)根據(jù)受力平衡列方程求解.
②帶電粒子所受合外力恒定，且與初速度在一條直線上，粒子將作勻變速直線運(yùn)動(dòng)，處理這類問題，根據(jù)洛倫茲力不做功的特點(diǎn)，選用牛頓第二定律、動(dòng)量定理、動(dòng)能定理、能量守恒等規(guī)律列方程求解.
(2)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中做曲線運(yùn)動(dòng)
?、佼?dāng)帶電粒子在所受的重力與電場(chǎng)力等值反向時(shí)，洛倫茲力提供向心力時(shí)，帶電粒子在垂直于磁場(chǎng)的平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng).處理這類問題，往往同時(shí)應(yīng)用牛頓第二定律、動(dòng)能定理列方程求解.
②當(dāng)帶電粒子所受的合外力是變力，與初速度方向不在同一直線上時(shí)，粒子做非勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，這時(shí)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡既不是圓弧，也不是拋物線，一般處理這類問題，選用動(dòng)能定理或能量守恒列方程求解.
③由于帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中受力情況復(fù)雜運(yùn)動(dòng)情況多變，往往出現(xiàn)臨界問題，這時(shí)應(yīng)以題目中“最大”、“最高” “至少”等詞語(yǔ)為突破口，挖掘隱含條件，根據(jù)臨界條件列出輔助方程，再與其他方程聯(lián)立求解.
高中物理磁場(chǎng)典型例題
高中物理易錯(cuò)題點(diǎn)
要認(rèn)清“機(jī)械波與電磁波(包括光波)”、“泊松亮斑”與“牛頓環(huán)”的區(qū)別
機(jī)械波與電磁波(包括光波)，雖然都是波，都是能量傳播的一種形式，都具有干涉、衍射(橫波還有偏振)特性，但它們也還有本質(zhì)上的區(qū)別，如：
(1)機(jī)械波由做機(jī)械振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)相互聯(lián)系引起的，所以它傳播必須依賴介質(zhì)，而電磁波(包括光波)是由振蕩的電場(chǎng)與振蕩的磁場(chǎng)(注意，是非均勻變化的)引起的，所以它的傳播不需要依靠質(zhì)點(diǎn)，可以在真空中傳播;
(2)機(jī)械波從空氣進(jìn)入水等其它介質(zhì)時(shí)，速度將增大，而電磁波(包括光波)剛好相反，它在真空中傳播速度最大，機(jī)械波不能在真空中傳播;
(3)機(jī)械波有縱波與橫縱，而電磁波就是橫波，具有偏振性;
[注]：兩列波發(fā)生干涉時(shí)，必要有一點(diǎn)條件(即頻率相同)，產(chǎn)生干涉后，振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)永遠(yuǎn)加強(qiáng)，反之振動(dòng)減弱的點(diǎn)永遠(yuǎn)減弱。
“泊松亮斑”與“牛頓環(huán)”的區(qū)別這兩個(gè)重要光學(xué)現(xiàn)象，非常相似，都是圓開圖像，但本質(zhì)有區(qū)別。
泊松亮斑：當(dāng)光照到不透光的小圓板上時(shí)，在圓板的陰影中心出現(xiàn)的亮斑(在陰影外還有不等間距的明暗相間的圓環(huán))。這是光的衍射現(xiàn)象;
牛頓環(huán)：是用一個(gè)曲率半徑很大的凸透鏡的凸面和一平面玻璃接觸，在日光下或用白光照射時(shí)，可以看到接觸點(diǎn)為一暗點(diǎn)，其周圍為一些明暗相間的彩色圓環(huán);而用單色光照射時(shí)，則表現(xiàn)為一些明暗相間的單色圓圈。這些圓圈的距離不等，隨離中心點(diǎn)的距離的增加而逐漸變窄。這是光的干涉現(xiàn)象。
關(guān)于“多普勒效應(yīng)”、“電流的磁效應(yīng)”、“霍爾效應(yīng)”、“光電效應(yīng)”、“康普頓效應(yīng)”的比較
這幾種重要物理效應(yīng)，分散在課本中，我們可以集結(jié)到一起進(jìn)行綜合比較：
多普勒效應(yīng)：這是聲學(xué)中的一種現(xiàn)象，即聲源向觀察靠近時(shí)，觀察者將聽到聲源發(fā)出的頻率變高，反之背離觀察者頻率將變低。
電流的磁效應(yīng)：就是通電導(dǎo)線或?qū)щ娐菪苤車a(chǎn)生磁場(chǎng)的現(xiàn)象。
霍爾效應(yīng)：就是將載流導(dǎo)體放在一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)磁場(chǎng)方向與電流方向垂直時(shí)，導(dǎo)體將在與磁場(chǎng)、電流的垂直方向上形成電勢(shì)差(也叫霍爾電壓)，這個(gè)現(xiàn)象就稱之為霍爾效應(yīng)。
光電效應(yīng)：就是將一束光(由一定頻率的光子組成的)照射到某金屬板上，金屬板表面立即會(huì)有電子逸出的現(xiàn)象(這種電子稱之為光電子)。這一效應(yīng)不僅說(shuō)明光具有粒子性還說(shuō)明光子具有能量。
康普頓效應(yīng)：就是當(dāng)光在介質(zhì)中與物質(zhì)微粒相互作用而向不同方向傳播，這種散射現(xiàn)象中，人們發(fā)現(xiàn)光的波長(zhǎng)發(fā)生了變化。這一現(xiàn)象叫康普頓效應(yīng)，它不僅說(shuō)明光具有粒子性有能量外還說(shuō)明光具有動(dòng)量。
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