高三物理磁場公式彙總
磁場對處於其中的磁體、電流和運動電荷有力的作用。一切磁現象都可歸結為運動電荷***或電流***之間通過磁場而發生的相互作用。下面是小編為大家整理的高三物理磁場公式,希望對大家有所幫助!
高三物理磁場公式總結
1.磁感應強度是用來表示磁場的強弱和方向的物理量,是向量,單位T***,1T=1N/A m
2.安培力F=BIL;***注:L⊥B*** {B:磁感應強度***T***,F:安培力***F***,I:電流強度***A***,L:導線長度***m***}
3.洛侖茲力f=qVB***注V⊥B***;質譜儀〔見第二冊P155〕 {f:洛侖茲力***N***,q:帶電粒子電量***C***,V:帶電粒子速度***m/s***}
4.在重力忽略不計***不考慮重力***的情況下,帶電粒子進入磁場的運動情況***掌握兩種***:
***1***帶電粒子沿平行磁場方向進入磁場:不受洛侖茲力的作用,做勻速直線運動V=V0
***2***帶電粒子沿垂直磁場方向進入磁場:做勻速圓周運動,規律如下a***F向=f洛=mV2/r=mω2r=mr***2π/T***2=qVB;r=mV/qB;T=2πm/qB;***b***運動週期與圓周運動的半徑和線速度無關,
洛侖茲力對帶電粒子不做功***任何情況下***;***c***解題關鍵:畫軌跡、找圓心、定半徑、圓心角***=二倍弦切角***。
注:
***1***安培力和洛侖茲力的方向均可由左手定則判定,只是洛侖茲力要注意帶電粒子的正負;
2***磁感線的特點及其常見磁場的磁感線分佈要掌握〔見圖及第二冊P144〕;***3***其它相關內容:地磁場/磁電式電錶原理〔見第二冊P150〕/迴旋加速器〔見第二冊P156〕/磁性材料
磁場相關知識:
1.磁場
***1***磁場:磁場是存在於磁體、電流和運動電荷周圍的一種物質。永磁體和電流都能在空間產生磁場。變化的電場也能產生磁場。
***2***磁場的基本特點:磁場對處於其中的磁體、電流和運動電荷有力的作用。
***3***磁現象的電本質:一切磁現象都可歸結為運動電荷***或電流***之間通過磁場而發生的相互作用。
***4***安培分子電流假說------在原子、分子等物質微粒內部,存在著一種環形電流即分子電流,分子電流使每個物質微粒成為微小的磁體。
***5***磁場的方向:規定在磁場中任一點小磁針N極受力的方向***或者小磁針靜止時N極的指向***就是那一點的磁場方向。
2.磁感線
***1***在磁場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方向,曲線的疏密能定性地表示磁場的弱強,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,進入S極,在內部,由S極到N極,磁感線是閉合曲線;磁感線不相交。
***3***幾種典型磁場的磁感線的分佈:
①直線電流的磁場:同心圓、非勻強、距導線越遠處磁場越弱。
②通電螺線管的磁場:兩端分別是N極和S極,管內可看作勻強磁場,管外是非勻強磁場。
③環形電流的磁場:兩側是N極和S極,離圓環中心越遠,磁場越弱。
④勻強磁場:磁感應強度的大小處處相等、方向處處相同。勻強磁場中的磁感線是分佈均勻、方向相同的平行直線。
3.磁感應強度
***1***定義:磁感應強度是表示磁場強弱的物理量,在磁場中垂直於磁場方向的通電導線,受到的磁場力F跟電流I和導線長度L的乘積IL的比值,叫做通電導線所在處的磁感應強度,定義式B=F/IL。單位T,1T=1N/***A·m***。
***2***磁感應強度是向量,磁場中某點的磁感應強度的方向就是該點的磁場方向,即通過該點的磁感線的切線方向。
***3***磁場中某位置的磁感應強度的大小及方向是客觀存在的,與放入的電流強度I的大小、導線的長短L的大小無關,與電流受到的力也無關,即使不放入載流導體,它的磁感應強度也照樣存在,因此不能說B與F成正比,或B與IL成反比。
***4***磁感應強度B是向量,遵守向量分解合成的平行四邊形定則,注意磁感應強度的方向就是該處的磁場方向,並不是在該處的電流的受力方向。
4.地磁場:地球的磁場與條形磁體的磁場相似,其主要特點有三個:
***1***地磁場的N極在地球南極附近,S極在地球北極附近。
***2***地磁場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,磁感強度相等,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是有效長度。若載流導體是彎曲導線,且導線所在平面與磁感強度方向垂直,則L指彎曲導線中始端指向末端的直線長度。
***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,繞閉合迴路一週,安培力做的功可以為正,可以為負,也可以為零,而不像重力和電場力那樣做功總為零。
6.★洛倫茲力
***1***洛倫茲力的大小f=qvB,條件:v⊥B。當v∥B時,f=0。
***2***洛倫茲力的特性:洛倫茲力始終垂直於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係:洛倫茲力是安培力的微觀實質,安培力是洛倫茲力的巨集觀表現。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***在磁場中靜止的電荷不受洛倫茲力作用。
7.★★★帶電粒子在磁場中的運動規律
在帶電粒子只受洛倫茲力作用的條件下***電子、質子、α粒子等微觀粒子的重力通常忽略不計***,
***1***若帶電粒子的速度方向與磁場方向平行***相同或相反***,帶電粒子以入射速度v做勻速直線運動。
***2***若帶電粒子的速度方向與磁場方向垂直,帶電粒子在垂直於磁感線的平面內,以入射速率v做勻速圓周運動。①軌道半徑公式:r=mv/qB②週期公式:T=2πm/qB
8.帶電粒子在複合場中運動
***1***帶電粒子在複合場中做直線運動
①帶電粒子所受合外力為零時,做勻速直線運動,處理這類問題,應根據受力平衡列方程求解。
②帶電粒子所受合外力恆定,且與初速度在一條直線上,粒子將作勻變速直線運動,處理這類問題,根據洛倫茲力不做功的特點,選用牛頓第二定律、動量定理、動能定理、能量守恆等規律列方程求解。
***2***帶電粒子在複合場中做曲線運動
①當帶電粒子在所受的重力與電場力等值反向時,洛倫茲力提供向心力時,帶電粒子在垂直於磁場的平面內做勻速圓周運動。處理這類問題,往往同時應用牛頓第二定律、動能定理列方程求解。
②當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,粒子做非勻變速曲線運動,這時粒子的運動軌跡既不是圓弧,也不是拋物線,一般處理這類問題,選用動能定理或能量守恆列方程求解。
③由於帶電粒子在複合場中受力情況複雜運動情況多變,往往出現臨界問題,這時應以題目中“最大”、“最高”“至少”等詞語為突破口,挖掘隱含條件,根據臨界條件列出輔助方程,再與其他方程聯立求解。
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