高中物理电磁学之静磁场篇

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磁现象

天然磁现象

磁性：能够吸引铁质物体的性质
磁体：具有磁性的物体，天然磁石和人造磁体都叫永磁体
磁极：磁体表面磁性最强的区域。静止时指南的磁极叫做南极，又叫S极；指北的磁极叫做北极，又叫N极。

电流磁效应——奥斯特实验

揭示了电与磁的关系

磁感线和磁场

磁相互作用

在磁场中某点放置的小磁针北极（N极）所受磁场力的方向为该点磁场的方向

磁感线

在磁场中画出一系列曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁场方向一致，这样的曲线叫做磁感线。

磁感线也不是实际的线

1. 磁感线是闭合曲线
2. 磁感线在磁体外部从N极出发，回到S极
3. 磁场某点磁感线的切线方向就是磁场方向
4. 磁感线的疏密程度代表磁场强弱

磁场方向的判断——安培定则

磁感应强度

磁场的强弱可以用磁感应强度B来表示。

磁感应强度不等同于磁场强度

在磁场中某处垂直于磁场方向的通电直导线，受到磁场力F与电流I和导线长度L乘积的比值叫做磁场中该处的磁感应强度，一般用B表示
导线与磁场垂直时，有$B=\frac{F}{IL}$，B的国际单位是特斯拉，简称特，符号为T($1T=1\frac{N}{A\cdot m}$)
磁感应强度B是矢量，它的方向就是磁场方向。

安培力

安培力的基本概念

通电导线在磁场中受到的力称为安培力。
安培力方向的判定叫做左手定则：伸出左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在同一个平面内，让磁感线垂直穿入手心，四指指向电流方向，大拇指所指的方向就是通电导体在磁场中受到的安培力的方向。
安培力的数学表达式是$F=BILsin\theta$

洛伦兹力

洛伦兹力

运动电荷在磁场中所受达到力称为洛伦兹力。
洛伦兹力的方向可以用左手定则来判断：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向正电荷运动的方向，拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向。
洛伦兹力的数学表达式是$F=qvBsin\theta$

洛伦兹力与安培力的关系

安培力是洛伦兹力的宏观表现
设载流子总数$N=nSL$
所以$F_{洛}=\frac{F_{安}}{N}=qvBsin\theta$

带电粒子在匀强电场中的运动

运动轨迹分析

圆心

因为洛伦兹力F_洛指向圆心，根据F_洛⊥v,画出粒子运动轨迹上任意两点的F_洛的方向，其延长线的交点即为圆心。

半径

带电粒子在运动过程中，洛伦兹力提供向心力：$$qvB=m\frac{v^2}{r}$$
得到带电粒子在磁场作用下圆周运动的半径为：$$r=\frac{mv}{qB}$$

周期

根据周期的定义可得：$$T=\frac{2\pi r}{v}=\frac{2\pi m}{qB}$$