高中物理――磁場專題一、磁場

磁體是通過磁場對鐵一類物質(zhì)發(fā)生作用的，磁場和電場一樣，是物質(zhì)存在的另一種形式，是客觀存在。小磁針的指南指北表明地球是一個大磁體。磁體周圍空間存在磁場；電流周圍空間也存在磁場。

電流周圍空間存在磁場，電流是大量運(yùn)動電荷形成的，所以運(yùn)動電荷周圍空間也有磁場。靜止電荷周圍空間沒有磁場。

磁場存在于磁體、電流、運(yùn)動電荷周圍的空間。磁場是物質(zhì)存在的一種形式。磁場對磁體、電流都有磁力作用。

與用檢驗電荷檢驗電場存在一樣，可以用小磁針來檢驗磁場的存在。如圖所示為證明通電導(dǎo)線周圍有磁場存在——奧斯特實(shí)驗，以及磁場對電流有力的作用實(shí)驗。1．地磁場

地球本身是一個磁體，附近存在的磁場叫地磁場，地磁的南極在地球北極附近，地磁的北極在地球的南極附近。

2．地磁體周圍的磁場分布

與條形磁鐵周圍的磁場分布情況相似。

3．指南針

放在地球周圍的指南針靜止時能夠指南北，就是受到了地磁場作用的結(jié)果。

4．磁偏角

地球的地理兩極與地磁兩極并不重合，磁針并非準(zhǔn)確地指南或指北，其間有一個交角，叫地磁偏角，簡稱磁偏角。

說明：

①地球上不同點(diǎn)的磁偏角的數(shù)值是不同的。

②磁偏角隨地球磁極緩慢移動而緩慢變化。

③地磁軸和地球自轉(zhuǎn)軸的夾角約為11°。二、磁場的方向

在電場中，電場方向是人們規(guī)定的，同理，人們也規(guī)定了磁場的方向。

規(guī)定：

在磁場中的任意一點(diǎn)小磁針北極受力的方向就是那一點(diǎn)的磁場方向。

確定磁場方向的方法是：

將一不受外力的小磁針放入磁場中需測定的位置，當(dāng)小磁針在該位置靜止時，小磁針N極的指向即為該點(diǎn)的磁場方向。

磁體磁場：

可以利用同名磁極相斥，異名磁極相吸的方法來判定磁場方向。

電流磁場：

利用安培定則（也叫右手螺旋定則）判定磁場方向。三、磁感線

在磁場中畫出有方向的曲線表示磁感線，在這些曲線上，每一點(diǎn)的切線方向都跟該點(diǎn)的磁場方向相同。

（1）磁感線上每一點(diǎn)切線方向跟該點(diǎn)磁場方向相同。

（2）磁感線特點(diǎn)

（1）磁感線的疏密反映磁場的強(qiáng)弱，磁感線越密的地方表示磁場越強(qiáng)，磁感線越疏的地方表示磁場越弱。

（2）磁感線上每一點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)的磁場方向。

（3）磁場中的任何一條磁感線都是閉合曲線，在磁體外部由N極到S極，在磁體內(nèi)部由S極到N極。

以下各圖分別為條形磁體、蹄形磁體、直線電流、環(huán)行電流的磁場說明：

①磁感線是為了形象地描述磁場而在磁場中假想出來的一組有方向的曲線，并不是客觀存在于磁場中的真實(shí)曲線。

②磁感線與電場線類似，在空間不能相交，不能相切，也不能中斷。四、幾種常見磁場1通電直導(dǎo)線周圍的磁場

（1）安培定則：右手握住導(dǎo)線，讓伸直的拇指所指的方向與電流方向一致，彎曲的四指所指的方向就是磁感線環(huán)繞的方向，這個規(guī)律也叫右手螺旋定則。

（2）磁感線分布如圖所示：

說明：

①通電直導(dǎo)線周圍的磁感線是以導(dǎo)線上各點(diǎn)為圓心的同心圓，實(shí)際上電流磁場應(yīng)為空間公式：B=F/IL。

（2）磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位

在國際單位制中，B的單位是特斯拉（T），由B的定義式可知：

1特（T）=

（3）磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向

磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，不僅有大小，而且有方向，其方向即為該處磁場方向。小磁針靜止時N極所指的方向規(guī)定為該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，簡稱為磁場的方向。B是矢量，其方向就是磁場方向，即小磁針靜止時N極所指的方向。

2、磁通量

磁感線和電場線一樣也是一種形象描述磁場強(qiáng)度大小和方向分布的假想的線，磁感線上各點(diǎn)的切線方向即該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向，磁感線的密疏，反映磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。為了定量地確定磁感線的條數(shù)跟磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的關(guān)系，規(guī)定：在垂直磁場方向每平方米面積的磁感線的條數(shù)與該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大?。▎挝皇翘兀?shù)值相同。這里應(yīng)注意的是一般畫磁感線可以按上述規(guī)定的任意數(shù)來畫圖，這種畫法只能幫助我們了解磁感應(yīng)強(qiáng)度大??；方向的分布，不能通過每平方米的磁感線數(shù)來得出磁感應(yīng)強(qiáng)度的數(shù)值。

（1）磁通量的定義

穿過某一面積的磁感線的條數(shù)，叫做穿過這個面積的磁通量，用符號φ表示。

物理意義：穿過某一面的磁感線條數(shù)。

（2）磁通量與磁感應(yīng)強(qiáng)度的關(guān)系

按前面的規(guī)定，穿過垂直磁場方向單位面積的磁感線條數(shù)，等于磁感應(yīng)強(qiáng)度B，所以在勻強(qiáng)磁場中，垂直于磁場方向的面積S上的磁通量φ=BS。

若平面S不跟磁場方向垂直，則應(yīng)把S平面投影到垂直磁場方向上。

當(dāng)平面S與磁場方向平行時，φ=0。公式

（1）公式：Φ=BS。

（2）公式運(yùn)用的條件：

a．勻強(qiáng)磁場；b．磁感線與平面垂直。

（3）在勻強(qiáng)磁場B中，若磁感線與平面不垂直，公式Φ=BS中的S應(yīng)為平面在垂直于磁感線方向上的投影面積。

此時，式中即為面積S在垂直于磁感線方向的投影，我們稱為“有效面積”。

（3）磁通量的單位

在國際單位中，磁通量的單位是韋伯（Wb），簡稱韋。磁通量是標(biāo)量，只有大小沒有方向。

(4)磁通密度

磁感線越密的地方，穿過垂直單位面積的磁感線條數(shù)越多，反之越少，因此穿過單位面積的磁通量——磁通密度，它反映了磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，在數(shù)值上等于磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，B=Φ/S。

六、磁場對電流的作用1．安培分子電流假說的內(nèi)容

安培認(rèn)為，在原子、分子等物質(zhì)微粒的內(nèi)部存在著一種環(huán)形電流——分子電流，分子電流使每個物質(zhì)微粒都成為微小的磁體，分子的兩側(cè)相當(dāng)于兩個磁極。

2．安培假說對有關(guān)磁現(xiàn)象的解釋

（1）磁化現(xiàn)象：一根軟鐵棒，在未被磁化時，內(nèi)部各分子電流的取向雜亂無章，它們的磁場互相抵消，對外不顯磁性；當(dāng)軟磁棒受到外界磁場的作用時，各分子電流取向變得大致相同時，兩端顯示較強(qiáng)的磁性作用，形成磁極，軟鐵棒就被磁化了。

（2）磁體的消磁：磁體的高溫或猛烈敲擊，即在激烈的熱運(yùn)動或機(jī)械運(yùn)動影響下，分子電流取向又變得雜亂無章，磁體磁性消失。磁現(xiàn)象的電本質(zhì)

磁鐵的磁場和電流的磁場一樣，都是由運(yùn)動的電荷產(chǎn)生的。

說明：

①根據(jù)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)理論，原子由原子核和核外電子組成，原子核帶正電，核外電子帶負(fù)電，核外電子在庫侖引力作用下繞核高速旋轉(zhuǎn)，形成分子電流。在安培生活的時代，由于人們對物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)尚不清楚，所以稱為“假說”。但是現(xiàn)在，“假設(shè)”已成為真理。

②分子電流假說揭示了電和磁的本質(zhì)聯(lián)系，指出了磁性的起源：一切磁現(xiàn)象都是由運(yùn)動的電荷產(chǎn)生的。安培力

通電導(dǎo)線在磁場中受到的力稱為安培力。

3．安培力的方向——左手定則

（1）左手定則

伸開左手，使大拇指跟其余四個手指垂直，并且都跟手掌在同一平面內(nèi)，把手放入磁場，讓磁感線穿過手心，讓伸開的四指指向電流方向，那么大拇指所指方向即為安培力方向。

（2）安培力F、磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電流I三者的方向關(guān)系：

①，，即安培力垂直于電流和磁感線所在的平面，但B與I不一定垂直。

②判斷通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力時，注意一定要用左手，并注意各方向間的關(guān)系。

③若已知B、I方向，則方向確定；但若已知B（或I）和方向，則I（或B）方向不確定。

4．電流間的作用規(guī)律

同向電流相互吸引，異向電流相互排斥。安培力大小的公式表述

（1）當(dāng)B與I垂直時，F(xiàn)=BIL。

（2）當(dāng)B與I成角時，，是B與I的夾角。

推導(dǎo)過程：如圖所示，將B分解為垂直電流的和沿電流方向的，B對I的作用可用B1、B2對電流的作用等效替代，。

5．幾點(diǎn)說明

（1）通電導(dǎo)線與磁場方向垂直時，F(xiàn)=BIL最大；平行時最小，F(xiàn)=0。

（2）B對放入的通電導(dǎo)線來說是外磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度。

（3）導(dǎo)線L所處的磁場應(yīng)為勻強(qiáng)磁場；在非勻強(qiáng)磁場中，公式僅適用于很短的通電導(dǎo)線（我們可以把這樣的直線電流稱為直線電流元）。

（4）式中的L為導(dǎo)線垂直磁場方向的有效長度。如圖所示，半徑為r的半圓形導(dǎo)線與磁場B垂直放置，當(dāng)導(dǎo)線中通以電流I時，導(dǎo)線的等效長度為2r，故安培力F=2BIr。

七、磁電式電流表1.電流表的構(gòu)造

磁電式電流表的構(gòu)造如圖所示。在蹄形磁鐵的兩極間有一個固定的圓柱形鐵芯，鐵芯外面套有一個可以轉(zhuǎn)動的鋁框，在鋁框上繞有線圈。鋁框的轉(zhuǎn)軸上裝有兩個螺旋彈簧和一個指針，線圈的兩端分別接在這兩個螺旋彈簧上，被測電流經(jīng)過這兩個彈簧流入線圈。

2．電流表的工作原理

如圖所示，設(shè)線圈所處位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，線圈長度為L，寬為d，匝數(shù)為n，當(dāng)線圈中通有電流I時，安培力對轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生力矩：，安培力的大小為：F=nBIL。故安培力的力矩大小為M1=nBILd。

當(dāng)線圈發(fā)生轉(zhuǎn)動時，不論通過電線圈轉(zhuǎn)到什么位置，它的平面都跟磁感線平行，安培力的力矩不變。

當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過角時，這時指針偏角為角，兩彈簧產(chǎn)生阻礙線圈轉(zhuǎn)動的扭轉(zhuǎn)力矩為M2，對線圈，根據(jù)力矩平衡有M1=M2。

設(shè)彈簧材料的扭轉(zhuǎn)力矩與偏轉(zhuǎn)角成正比，且為M2=k。

由nBILd=k得。

其中k、n、B、I、d是一定的，因此有。

由此可知：電流表的工作原理是指針的偏角的值可以反映I值的大小，且電流表刻度是均勻的，對應(yīng)不同的在刻度盤上標(biāo)出相應(yīng)的電流值，這樣就可以直接讀取電流值了。磁場對電流的作用基礎(chǔ)知識一、安培力1.安培力：通電導(dǎo)線在磁場中受到的作用力叫做安培力．說明:磁場對通電導(dǎo)線中定向移動的電荷有力的作用，磁場對這些定向移動電荷作用力的宏觀表現(xiàn)即為安培力．2.安培力的計算公式：F＝BILsinθ（θ是I與B的夾角）；通電導(dǎo)線與磁場方向垂直時，即θ＝900，此時安培力有最大值；通電導(dǎo)線與磁場方向平行時，即θ＝00，此時安培力有最小值，F(xiàn)=0N;00＜B＜900時，安培力F介于0和最大值之間.3.安培力公式的適用條件:I1I2①I1I2如圖所示，電流I1//I2,如I1在I2處磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則I1對I2的安培力F＝BI2L，方向向左，同理I2對I1②根據(jù)力的相互作用原理，如果是磁體對通電導(dǎo)體有力的作用，則通電導(dǎo)體對磁體有反作用力．兩根通電導(dǎo)線間的磁場力也遵循牛頓第三定律．二、左手定則1.用左手定則判定安培力方向的方法：伸開左手，使拇指跟其余的四指垂直且與手掌都在同一平面內(nèi)，讓磁感線垂直穿過手心，并使四指指向電流方向，這時手掌所在平面跟磁感線和導(dǎo)線所在平面垂直，大拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線所受安培力的方向．2.安培力F的方向既與磁場方向垂直，又與通電導(dǎo)線垂直,即F跟BI所在的面垂直．但B與I的方向不一定垂直．3.安培力F、磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電流1三者的關(guān)系①已知I,B的方向，可惟一確定F的方向；②已知F、B的方向，且導(dǎo)線的位置確定時，可惟一確定I的方向；③已知F,1的方向時，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向不能惟一確定．4.由于B,I,F的方向關(guān)系常是在三維的立體空間，所以求解本部分問題時，應(yīng)具有較好的空間想象力，要善于把立體圖畫變成易于分析的平面圖，即畫成俯視圖，剖視圖，側(cè)視圖等．規(guī)律方法1。安培力的性質(zhì)和規(guī)律；①公式F=BIL中L為導(dǎo)線的有效長度，即導(dǎo)線兩端點(diǎn)所連直線的長度，相應(yīng)的電流方向沿L由始端流向末端．如圖所示，甲中：，乙中：L/=d(直徑）＝2R（半圓環(huán)且半徑為R)②安培力的作用點(diǎn)為磁場中通電導(dǎo)體的幾何中心；③安培力做功:做功的結(jié)果將電能轉(zhuǎn)化成其它形式的能．2、安培力作用下物體的運(yùn)動方向的判斷（1）電流元法：即把整段電流等效為多段直線電流元，先用左手定則判斷出每小段電流元所受安培力的方向，從而判斷整段電流所受合力方向，最后確定運(yùn)動方向．（2）特殊位置法：把電流或磁鐵轉(zhuǎn)到一個便于分析的特殊位置后再判斷安培力方向，從而確定運(yùn)動方向．（3）等效法：環(huán)形電流和通電螺線管都可以等效成條形磁鐵，條形磁鐵也可等效成環(huán)形電流或通電螺線管，通電螺線管也可以等效成很多匝的環(huán)形電流來分析．（4）利用結(jié)論法：①兩電流相互平行時無轉(zhuǎn)動趨勢，同向電流相互吸引，反向電流相互排斥；②兩電流不平行時，有轉(zhuǎn)動到相互平行且電流方向相同的趨勢．（5）轉(zhuǎn)換研究對象法：因為電流之間，電流與磁體之間相互作用滿足牛頓第三定律，這樣，定性分析磁體在電流磁場作用下如何運(yùn)動的問題，可先分析電流在磁體磁場中所受的安培力，然后由牛頓第三定律，再確定磁體所受電流作用力，從而確定磁體所受合力及運(yùn)動方向．（6）分析在安培力作用下通電導(dǎo)體運(yùn)動情況的一般步驟①畫出通電導(dǎo)線所在處的磁感線方向及分布情況②用左手定則確定各段通電導(dǎo)線所受安培力③)據(jù)初速方向結(jié)合牛頓定律確定導(dǎo)體運(yùn)動情況(7)磁場對通電線圈的作用:若線圈面積為S，線圈中的電流強(qiáng)度為I，所在磁場的孩感應(yīng)強(qiáng)度為B，線圈平面跟磁場的夾角為θ，則線圈所受磁場的力矩為：M=BIScosθ．磁場對運(yùn)動電荷的作用基礎(chǔ)知識一、洛侖茲力磁場對運(yùn)動電荷的作用力1.洛倫茲力的公式:f=qvBsinθ，θ是V、B之間的夾角.2.當(dāng)帶電粒子的運(yùn)動方向與磁場方向互相平行時，F(xiàn)＝03.當(dāng)帶電粒子的運(yùn)動方向與磁場方向互相垂直時，f=qvB4.只有運(yùn)動電荷在磁場中才有可能受到洛倫茲力作用，靜止電荷在磁場中受到的磁場對電荷的作用力一定為0．二、洛倫茲力的方向1.洛倫茲力F的方向既垂直于磁場B的方向，又垂直于運(yùn)動電荷的速度v的方向，即F總是垂直于B和v所在的平面．2.使用左手定則判定洛倫茲力方向時，伸出左手，讓姆指跟四指垂直，且處于同一平面內(nèi)，讓磁感線穿過手心，四指指向正電荷運(yùn)動方向（當(dāng)是負(fù)電荷時，四指指向與電荷運(yùn)動方向相反）則姆指所指方向就是該電荷所受洛倫茲力的方向．三、洛倫茲力與安培力的關(guān)系1.洛倫茲力是單個運(yùn)動電荷在磁場中受到的力，而安培力是導(dǎo)體中所有定向稱動的自由電荷受到的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)．2.洛倫茲力一定不做功，它不改變運(yùn)動電荷的速度大小;但安培力卻可以做功．四、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動1.不計重力的帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動可分三種情況：一是勻速直線運(yùn)動；二是勻速圓周運(yùn)動；三是螺旋運(yùn)動．2.不計重力的帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動的軌跡半徑r=mv/qB；其運(yùn)動周期T=2πm/qB（與速度大小無關(guān)）．3.不計重力的帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場和垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場時都做曲線運(yùn)動，但有區(qū)別：帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場，在電場中做勻變速曲線運(yùn)動（類平拋運(yùn)動）；垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場，則做變加速曲線運(yùn)動（勻速圓周運(yùn)動）．規(guī)律方法1、帶電粒子在磁場中運(yùn)動的圓心、半徑及時間的確定（1)用幾何知識確定圓心并求半徑．因為F方向指向圓心，根據(jù)F一定垂直v，畫出粒子運(yùn)動軌跡中任意兩點(diǎn)（大多是射入點(diǎn)和出射點(diǎn)）的F或半徑方向，其延長線的交點(diǎn)即為圓心，再用幾何知識求其半徑與弦長的關(guān)系．(2)確定軌跡所對應(yīng)的圓心角，求運(yùn)動時間．先利用圓心角與弦切角的關(guān)系，或者是四邊形內(nèi)角和等于3600（或2π）計算出圓心角θ的大小，再由公式t=θT/3600（或θT/2π）可求出運(yùn)動時間．(3)注意圓周運(yùn)動中有關(guān)對稱的規(guī)律．如從同一邊界射入的粒子，從同一邊界射出時，速度與邊界的夾角相等；在圓形磁場區(qū)域內(nèi)，沿徑向射入的粒子，必沿徑向射出．2、洛侖茲力的多解問題（1）帶電粒子電性不確定形成多解．帶電粒子可能帶正電荷，也可能帶負(fù)電荷，在相同的初速度下，正負(fù)粒子在磁場中運(yùn)動軌跡不同，導(dǎo)致雙解．（2）磁場方向不確定形成多解．若只告知磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，而未說明磁感應(yīng)強(qiáng)度方向，則應(yīng)考慮因磁場方向不確定而導(dǎo)致的多解．（3）臨界狀態(tài)不惟一形成多解．帶電粒子在洛倫茲力作用下飛越有界磁場時，它可能穿過去，也可能偏轉(zhuǎn)1800從入射界面這邊反向飛出．另在光滑水平桌面上，一絕緣輕繩拉著一帶電小球在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動，若繩突然斷后，小球可能運(yùn)動狀態(tài)也因小球帶電電性，繩中有無拉力造成多解．（4）運(yùn)動的重復(fù)性形成多解．如帶電粒子在部分是電場，部分是磁場空間運(yùn)動時，往往具有往復(fù)性，因而形成多解．【例8】如圖所示，一半徑為R的絕緣圓筒中有沿軸線方向的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，一質(zhì)量為m，帶電荷量為q的正粒子（不計重力）以速度為v從筒壁的A孔沿半徑方向進(jìn)入筒內(nèi)，設(shè)粒子和筒壁的碰撞無電荷量和能量的損失，那么要使粒子與筒壁連續(xù)碰撞，繞筒壁一周后恰好又從A孔射出，問：(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小必須滿足什么條件？(2)粒子在筒中運(yùn)動的時間為多少？A·A·O設(shè)第一段圓弧的圓心為O/,半徑為r,則θ=2π/2n=π/n.,由幾何關(guān)系得,又由r=mv/Bq,聯(lián)立得:Bφ⌒O/╯Bφ⌒O/╯θ弧AB所對的圓心角粒子由A到B所用的時間(n=3.4.5……)故粒子運(yùn)動的總時間為(n=3.4.5……)電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律知識要點(diǎn)：一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象： 1、只要穿過閉合回路中的磁通量發(fā)生變化，閉合回路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流，如果電路不閉合只會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。 這種利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫電磁感應(yīng)，是1831年法拉第發(fā)現(xiàn)的。 回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的條件是回路所圍面積中的磁通量變化，因此研究磁通量的變化是關(guān)鍵，由磁通量的廣義公式中（是B與S的夾角）看，磁通量的變化可由面積的變化引起；可由磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化引起；可由B與S的夾角的變化引起；也可由B、S、中的兩個量的變化，或三個量的同時變化引起。 下列各圖中，回路中的磁通量是怎么的變化，我們把回路中磁場方向定為磁通量方向（只是為了敘述方便），則各圖中磁通量在原方向是增強(qiáng)還是減弱。 （1）圖：由彈簧或?qū)Ь€組成回路，在勻強(qiáng)磁場B中，先把它撐開，而后放手，到恢復(fù)原狀的過程中。 （2）圖：裸銅線在裸金屬導(dǎo)軌上向右勻速運(yùn)動過程中。 （3）圖：條形磁鐵插入線圈的過程中。 （4）圖：閉合線框遠(yuǎn)離與它在同一平面內(nèi)通電直導(dǎo)線的過程中。 （5）圖：同一平面內(nèi)的兩個金屬環(huán)A、B，B中通入電流，電流強(qiáng)度I在逐漸減小的過程中。 （6）圖：同一平面內(nèi)的A、B回路，在接通K的瞬時。 （7）圖：同一鐵芯上兩個線圈，在滑動變阻器的滑鍵P向右滑動過程中。 （8）圖：水平放置的條形磁鐵旁有一閉合的水平放置線框從上向下落的過程中。 2、閉合回路中的一部分導(dǎo)體在磁場中作切割磁感線運(yùn)動時，可以產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，感應(yīng)電流，這是初中學(xué)過的，其本質(zhì)也是閉合回路中磁通量發(fā)生變化。 3、產(chǎn)生感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流的條件：導(dǎo)體在磁場里做切割磁感線運(yùn)動時，導(dǎo)體內(nèi)就產(chǎn)生感應(yīng)電動勢；穿過線圈的磁量發(fā)生變化時，線圈里就產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。如果導(dǎo)體是閉合電路的一部分，或者線圈是閉合的，就產(chǎn)生感應(yīng)電流。從本質(zhì)上講，上述兩種說法是一致的，所以產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件可歸結(jié)為：穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化。二、楞次定律： 1、1834年德國物理學(xué)家楞次通過實(shí)驗總結(jié)出：感應(yīng)電流的方向總是要使感應(yīng)電流的磁場阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。 即磁通量變化感應(yīng)電流感應(yīng)電流磁場磁通量變化。 2、當(dāng)閉合電路中的磁通量發(fā)生變化引起感應(yīng)電流時，用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向。 楞次定律的內(nèi)容：感應(yīng)電流的磁場總是阻礙引起感應(yīng)電流為磁通量變化。 楞次定律是判斷感應(yīng)電動勢方向的定律，但它是通過感應(yīng)電流方向來表述的。按照這個定律，感應(yīng)電流只能采取這樣一個方向，在這個方向下的感應(yīng)電流所產(chǎn)生的磁場一定是阻礙引起這個感應(yīng)電流的那個變化的磁通量的變化。我們把“引起感應(yīng)電流的那個變化的磁通量”叫做“原磁道”。因此楞次定律可以簡單表達(dá)為：感應(yīng)電流的磁場總是阻礙原磁通的變化。所謂阻礙原磁通的變化是指：當(dāng)原磁通增加時，感應(yīng)電流的磁場（或磁通）與原磁通方向相反，阻礙它的增加；當(dāng)原磁通減少時，感應(yīng)電流的磁場與原磁通方向相同，阻礙它的減少。從這里可以看出，正確理解感應(yīng)電流的磁場和原磁通的關(guān)系是理解楞次定律的關(guān)鍵。要注意理解“阻礙”和“變化”這四個字，不能把“阻礙”理解為“阻止”，原磁通如果增加，感應(yīng)電流的磁場只能阻礙它的增加，而不能阻止它的增加，而原磁通還是要增加的。更不能感應(yīng)電流的“磁場”阻礙“原磁通”，尤其不能把阻礙理解為感應(yīng)電流的磁場和原磁道方向相反。正確的理解應(yīng)該是：通過感應(yīng)電流的磁場方向和原磁通的方向的相同或相反，來達(dá)到“阻礙”原磁通的“變化”即減或增。楞次定律所反映提這樣一個物理過程：原磁通變化時（原變），產(chǎn)生感應(yīng)電流（I感），這是屬于電磁感應(yīng)的條件問題；感應(yīng)電流一經(jīng)產(chǎn)生就在其周圍空間激發(fā)磁場（感），這就是電流的磁效應(yīng)問題；而且I感的方向就決定了感的方向（用安培右手螺旋定則判定）；感阻礙原的變化——這正是楞次定律所解決的問題。這樣一個復(fù)雜的過程，可以用圖表理順如下： 楞次定律也可以理解為：感應(yīng)電流的效果總是要反抗（或阻礙）產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因，即只要有某種可能的過程使磁通量的變化受到阻礙，閉合電路就會努力實(shí)現(xiàn)這種過程： （1）阻礙原磁通的變化（原始表速）； （2）阻礙相對運(yùn)動，可理解為“來拒去留”，具體表現(xiàn)為：若產(chǎn)生感應(yīng)電流的回路或其某些部分可以自由運(yùn)動，則它會以它的運(yùn)動來阻礙穿過路的磁通的變化；若引起原磁通變化為磁體與產(chǎn)生感應(yīng)電流的可動回路發(fā)生相對運(yùn)動，而回路的面積又不可變，則回路得以它的運(yùn)動來阻礙磁體與回路的相對運(yùn)動，而回路將發(fā)生與磁體同方向的運(yùn)動； （3）使線圈面積有擴(kuò)大或縮小的趨勢； （4）阻礙原電流的變化（自感現(xiàn)象）。 利用上述規(guī)律分析問題可獨(dú)辟蹊徑，達(dá)到快速準(zhǔn)確的效果。如圖1所示，在O點(diǎn)懸掛一輕質(zhì)導(dǎo)線環(huán)，拿一條形磁鐵沿導(dǎo)線環(huán)的軸線方向突然向環(huán)內(nèi)插入，判斷在插入過程中導(dǎo)環(huán)如何運(yùn)動。若按常規(guī)方法，應(yīng)先由楞次定律判斷出環(huán)內(nèi)感應(yīng)電流的方向，再由安培定則確定環(huán)形電流對應(yīng)的磁極，由磁極的相互作用確定導(dǎo)線環(huán)的運(yùn)動方向。若直接從感應(yīng)電流的效果來分析：條形磁鐵向環(huán)內(nèi)插入過程中，環(huán)內(nèi)磁通量增加，環(huán)內(nèi)感應(yīng)電流的效果將阻礙磁通量的增加，由磁通量減小的方向運(yùn)動。因此環(huán)將向右擺動。顯然，用第二種方法判斷更簡捷。 應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向的具體步驟： （1）查明原磁場的方向及磁通量的變化情況； （2）根據(jù)楞次定律中的“阻礙”確定感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向； （3）由感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向用安培表判斷出感應(yīng)電流的方向。 3、當(dāng)閉合電路中的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動時，用右手定則可判定感應(yīng)電流的方向。 運(yùn)動切割產(chǎn)生感應(yīng)電流是磁通量發(fā)生變化引起感應(yīng)電流的特例，所以判定電流方向的右手定則也是楞次定律的特例。用右手定則能判定的，一定也能用楞次定律判定，只是不少情況下，不如用右手定則判定的方便簡單。反過來，用楞次定律能判定的，并不是用右手定則都能判定出來。如圖2所示，閉合圖形導(dǎo)線中的磁場逐漸增強(qiáng)，因為看不到切割，用右手定則就難以判定感應(yīng)電流的方向，而用楞次定律就很容易判定。 要注意左手定則與右手定則應(yīng)用的區(qū)別，兩個定則的應(yīng)用可簡單總結(jié)為：“因電而動”用右手，“因動而電”用右手，因果關(guān)系不可混淆。電磁感應(yīng)78.電磁感應(yīng)現(xiàn)象、磁通量、法拉第電磁感應(yīng)定律、楞次定律。*電磁感應(yīng)現(xiàn)象---時，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象。條件：（若電路閉合則有感應(yīng)電流）磁通量---定義：磁感應(yīng)強(qiáng)度與面積的乘積計算：其中B均勻；S與B垂直。S單位：韋伯B：也叫磁通密度法拉第電磁感應(yīng)定律---實(shí)驗---感應(yīng)電動勢與φ、△Φ無關(guān)，只與△Φ/△t以及匝數(shù)n有關(guān)。內(nèi)容---電路中感應(yīng)電動勢的大小跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比。數(shù)學(xué)表達(dá)式---(E的平均值)E的瞬時值---導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動。計算公式---其中B、L、v三垂直其中任兩物理量夾角θ，其余兩個量垂直，L為有效長度、B均勻。楞次定律---內(nèi)容---感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。理解---1.Φ增大，B感要阻礙Φ的增大。所以B感與B原方向相反。2.Φ減小，B感要阻礙Φ的減小，所以B感與B原方向相同。既滿足---增反減同的原則。思路---先確定B原的方向，再結(jié)合題意判斷Φ的變化，利用增反減同的原則再判斷B感的方向，再由安培定則判斷I感的方向。（再判斷I感的受力方向）對阻礙的理解---只能阻礙，不能阻止。楞次定律第二種描述---感應(yīng)電流總是要阻礙引起感因電流的原因。對阻礙的進(jìn)一步理解---有阻礙才有能量的轉(zhuǎn)化。例如：由于a的運(yùn)動產(chǎn)生感應(yīng)電流，那么感應(yīng)電流總是要阻礙a的運(yùn)動。這樣才把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電流的能量。79.導(dǎo)體切割磁感線時的感應(yīng)電動勢，右手定則。*內(nèi)容---伸開右手讓拇指跟其余的四指垂直，并且都跟掌心在同一個平面內(nèi)，讓磁感線垂直從手心進(jìn)入，拇指指向?qū)w的運(yùn)動方向，其余四指指的就是感應(yīng)電流的方向。或感應(yīng)電動勢的高電勢一端。因果關(guān)系---原因：磁場和導(dǎo)體相對于磁場的運(yùn)動。結(jié)果：產(chǎn)生了感應(yīng)電流。電荷移動的原因---電荷在磁場中受洛侖茲力的結(jié)果。80.自感現(xiàn)象。原理---電磁感應(yīng)現(xiàn)象?，F(xiàn)象---由于導(dǎo)體本身的電流的變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。自干系數(shù)---有關(guān)因素:線圈的橫截面積越大、線圈越長、匝數(shù)越多、它的自感系數(shù)就越大另外：有鐵芯時的自感系數(shù)比沒有鐵芯時的自感系數(shù)大得多。單位---亨利。應(yīng)用---振蕩電路發(fā)射電磁波、鎮(zhèn)流器、閘刀開關(guān)放在絕緣的油中、精確電阻的雙線繞法。81.日光燈。結(jié)構(gòu)---啟輝器、燈管、鎮(zhèn)流器。工作過程及原理---啟動時鎮(zhèn)流器產(chǎn)生瞬時高壓；工作時鎮(zhèn)流器維持低壓。專題:帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動基礎(chǔ)知識一、復(fù)合場的分類：1、復(fù)合場：即電場與磁場有明顯的界線，帶電粒子分別在兩個區(qū)域內(nèi)做兩種不同的運(yùn)動，即分段運(yùn)動，該類問題運(yùn)動過程較為復(fù)雜，但對于每一段運(yùn)動又較為清晰易辨，往往這類問題的關(guān)鍵在于分段運(yùn)動的連接點(diǎn)時的速度，具有承上啟下的作用．2、疊加場：即在同一區(qū)域內(nèi)同時有電場和磁場，些類問題看似簡單，受力不復(fù)雜，但仔細(xì)分析其運(yùn)動往往比較難以把握。二、帶電粒子在復(fù)合場電運(yùn)動的基本分析1.當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場中所受的合外力為0時，粒子將做勻速直線運(yùn)動或靜止．2.當(dāng)帶電粒子所受的合外力與運(yùn)動方向在同一條直線上時，粒子將做變速直線運(yùn)動．3.當(dāng)帶電粒子所受的合外力充當(dāng)向心力時，粒子將做勻速圓周運(yùn)動．4.當(dāng)帶電粒子所受的合外力的大小、方向均是不斷變化的時，粒子將做變加速運(yùn)動，這類問題一般只能用能量關(guān)系處理．三、電場力和洛倫茲力的比較1.在電場中的電荷，不管其運(yùn)動與否，均受到電場力的作用；而磁場僅僅對運(yùn)動著的、且速度與磁場方向不平行的電荷有洛倫茲力的作用．2.電場力的大小F＝Eq，與電荷的運(yùn)動的速度無關(guān)；而洛倫茲力的大小f=Bqvsinα,與電荷運(yùn)動的速度大小和方向均有關(guān)．3.電場力的方向與電場的方向或相同、或相反；而洛倫茲力的方向始終既和磁場垂直，又和速度方向垂直．4.電場力既可以改變電荷運(yùn)動的速度大小，也可以改變電荷運(yùn)動的方向，而洛倫茲力只能改變電荷運(yùn)動的速度方向，不能改變速度大小5.電場力可以對電荷做功，能改變電荷的動能；洛倫茲力不能對電荷做功，不能改變電荷的動能．6.勻強(qiáng)電場中在電場力的作用下，運(yùn)動電荷的偏轉(zhuǎn)軌跡為拋物線；勻強(qiáng)磁場中在洛倫茲力的