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磁场. 大小： B= 方向： N 极受力方向. [ 知识网络 ]. 直线电流：安培定则 ( 一 ). 永磁体周 围的磁场. 电流周围 的磁场. 磁场的产生. 环形电流、通电螺线管：安培定则 ( 二 ). 磁场的强弱. 磁场的性质. 磁感应强度 B. 磁现象的电本质、磁性材料. 形象描述：磁感线. 半径 R= 周期 T=. 磁场的性质. 对通电导线的作用力. 对运动电荷作用力. 大小： F=BIL 方向：左手定则. 大小： f=qvB 方向：左手定则. 通电导线在磁场中的平衡问题. 带电粒子在磁场中的匀速圆周运动.
E N D
大小：B= 方向：N极受力方向 [知识网络] 直线电流：安培定则(一) 永磁体周 围的磁场 电流周围 的磁场 磁场的产生 环形电流、通电螺线管：安培定则(二) 磁场的强弱 磁场的性质 磁感应强度B 磁现象的电本质、磁性材料 形象描述：磁感线
半径R= 周期T= 磁场的性质 对通电导线的作用力 对运动电荷作用力 大小：F=BIL 方向：左手定则 大小：f=qvB 方向：左手定则 通电导线在磁场中的平衡问题 带电粒子在磁场中的匀速圆周运动
磁感应强度是矢量，其方向是小磁针N极的指向，不是磁场中电流所受磁场力方向。磁感应强度是矢量，其方向是小磁针N极的指向，不是磁场中电流所受磁场力方向。 • 磁感强度B是由磁场自身性质决定的，与磁场中是否存在电流无关。
地磁场B的水平分量（Bx）总是从地球南极指向北极地磁场B的水平分量（Bx）总是从地球南极指向北极 • 竖直分量（By）在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下。 • 在赤道平面上，距离地球表面相等的点，磁感强度相等，且方向水平向北。
磁现象的电本质 • 知道电流、磁体的磁场都产生于运动电荷。知道安培分子环流假说，会用它解释某些物体被磁化带上磁性的磁化现象。 • 磁性材料 • （1）根据物质在外磁场中的特性，粗略地分为三类：顺磁性、抗磁性、铁磁性物质。 • （2）知道磁性材料在生活中的应用
磁场对电流的作用 • （1）安培力大小：F=BIL（只讨论B⊥L的情况） • （2）安培力方向由左手定则判断。 • 磁场对通电矩形线框的作用 • 通入电流后线框两边受安培的作用，使线框转动。这就是电动机的基本原理。转动力矩M=nBIScosθ
电流表是怎样工作的 • 图中磁场为辐向磁场， • 这样不管线圈转到什么位置，它受的磁力矩均为M=nBIS
洛仑兹力的方向由左手定则判断 • ①四指的指向是正电荷的运动方向或负电荷运动的反方向； • ②洛仑兹力一定垂直于B和V所决定的平面） 安培力是洛仑兹力的宏观表现。
基本公式： 洛仑兹力提供向心力Bqv=m ① 轨迹半径R= ② 周期T= （T与R，v无关） ① ②必须推导
带电粒子做匀速圆周运动 （1）圆心的确定： • 两速度的垂线的交点
带电粒子做匀速圆周运动 （1）圆心的确定： B O A • 两条弦的中垂线的交点
带电粒子做匀速圆周运动 （1）圆心的确定： 一个速度的垂线和一条弦的中垂线的交点
找圆心的方法： • 两速度的垂线的交点 • 两条弦的中垂线的交点 • 一个速度的垂线和一条弦的中垂线的交点
（2）半径的确定：半径一般都在确定圆心的基础上用平面几何知识求解，常常要解三角形。（2）半径的确定：半径一般都在确定圆心的基础上用平面几何知识求解，常常要解三角形。 （3）运动时间的确定：利用圆心角与弦切角的关系或者四边形的内角和等于360º计算出粒子所转过的圆心角θ的大小，用公式t= T可求出运动时间。 要特别注意区分磁场圆和轨迹圆
带电粒子在复合场中的运动： • 磁场与电场 • 磁场与重力场 • 磁场和电场、重力场三场的复合场 一般的解决方法都从受力分析入手 当带电粒子在复合场中受到合外力等于零时，带电粒子处于静止或匀速直线运动状态； 当带电粒子所受的合外力充当向心力时，带电粒子做匀速圆周运动； 当带电粒子所受合外力变化且与粒子速度不在一条直线上时，带电粒子做非匀变速的曲线运动。
B • 如图所示，质量为m的小球带有电量q的正电荷。中间有一孔套在足够长的绝缘杆上。杆与水平成α角。与球的摩擦系数为μ。此装置放在沿水平方向磁感应强度为B的匀强磁场之中。从高处将小球无初速释放。小球下滑过程中加速度的最大值是多少？小球运动速度的最大值是多少？
如图所示，在xoy平面内的第三象限中有沿－ｙ方向的匀强电场，场强大小为E。在第一和第二象限有匀强磁场，方向垂直于直角坐标平面向里。今有一个质量为m、电荷量为e的电子，从y轴的P点以初速度v0垂直于电场方向进入电场（不计电子所受重力）。经电场偏转后，沿着与x轴负方向成45°进入磁场，并能返回到原出发点P。如图所示，在xoy平面内的第三象限中有沿－ｙ方向的匀强电场，场强大小为E。在第一和第二象限有匀强磁场，方向垂直于直角坐标平面向里。今有一个质量为m、电荷量为e的电子，从y轴的P点以初速度v0垂直于电场方向进入电场（不计电子所受重力）。经电场偏转后，沿着与x轴负方向成45°进入磁场，并能返回到原出发点P。 • （1）简要说明电子的运动情况，并画出电子运动轨迹的示意图； • （2）求P点距坐标原点的距离； • （3）电子从P点出发经多长时间再次返回P点？
y x O v0 P 图 E
几个与实际相结合的问题 • 回旋加速器 • 速度选择器 • 质谱仪 • 霍尔效应 • 磁流体发电机
B ~ ①回旋加速器：重点掌握加速的条件——交变电压的周期和粒子做圆周运动的周期相等，与速度、轨道半径无关；最终粒子获得的能量跟加速时两D形盒间的电压无关。
②速度选择器：能够不发生偏转地通过电场和磁场区域的带电粒子，必须满足的条件是：电场力等于磁场力，qvB=qE，v=E/B。（不计重力）②速度选择器：能够不发生偏转地通过电场和磁场区域的带电粒子，必须满足的条件是：电场力等于磁场力，qvB=qE，v=E/B。（不计重力）
③质谱仪 质谱仪是分离各种元素的同位素并测量它们质量的仪器，它由静电加速器、速度选择器、偏转磁场、显示屏等组成，它的结构原理如图所示。
④电磁流量计（霍尔效应） • 广泛应用于测量可导电流体（如污水）在管中的流量（在单位时间内通过管内横截面的流体的体积）。假设流量计是如图所示的横截面为长方形的一段管道，其中空部分的长、宽、高分别为图中的a、b、c，流量计的两端与输送液体的管道相连接（图中虚线）。图中流量计的上下两面是金属材料，前后两面是绝缘材料，现于流量计所在处加磁感强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直于前后两面。当导电液体稳定地流经流量计时，在管外将流量计上、下两表面分别与一串接了电阻R的电流表的两端连接，I表示测得的电流值。已知流体的电阻率为ρ，不计电流表的内阻，则可求得流量
霍尔效应：外部磁场的洛仑兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一侧会出现多余的正电荷，从而形成横向电场对电子施加与洛仑兹力方向相反的静电力。当静电力与洛仑兹力达到平衡时，导体上下两侧之间就会形成稳定的电势差。霍尔效应：外部磁场的洛仑兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一侧会出现多余的正电荷，从而形成横向电场对电子施加与洛仑兹力方向相反的静电力。当静电力与洛仑兹力达到平衡时，导体上下两侧之间就会形成稳定的电势差。
⑤磁流体发电机 原理是：等离子气体喷入磁场，正、负离子在洛仑兹力作用下发生偏转而聚集到A、B板上，产生电势差，设A、B平行金属板的面积为S，相距L，等离子体的电阻率为ρ，喷入气体速度为V，板间磁场的磁感强度为B，板外电阻为R，当等离子气体匀速通过A、B板间时，A、B板上聚焦的电荷最多，板间电势差最大，即为电源电动势，此时离子受力平衡：
L L ρ 电源内电阻r= S S R中电流I= = = BLV E BLVS R＋r ρ RS＋ρL R ＋ E 场q=BqV，E场=BV 电动势E= E场L=BLV
[知识网络] 自感现象 电磁感应现象 磁通量 日光灯 产生电磁感应现象的条件 感应电动势的大小 感应电流(电动势)的方向 楞次定律 右手定则 ①应用牛顿第二定律解决导体切割磁感线运动问题 ②与电路的综合问题 ③应用动量定理、动量守恒定律解决导体切割磁感线的运动问题 ④应用能的转化和守恒定律解决电磁感应问题
电磁感应现象 （1）条件：△Ф≠ 0，闭合电路中就有感应电流产生。 （2）引起磁通量变化的常见情况 ①闭合回路的部分导线做切割磁感线运动，导致Ф变化。 ②线圈在磁场中转动，导致Ф变化。 ③磁感强度B变化，导致Ф变化。
（3）产生感应电动势的条件。 无论回路是否闭合，只要穿过线圈平面的磁通量发生变化，线圈中就有感应电动势，产生感应电动势的那部分导体相当于电源。 感应电动势与感应电流
用楞次定律判断感应电流的步骤 ①明确引起感应电流的原磁场的方向及其分布情况，并用磁感线表示出来。 ②分析穿过闭合回路的磁通量是增是减。 ③根据楞次定律确定感应电流的磁场方向，即原磁通量增加，则感应电流的磁场方向与原磁场方向相反。 ④利用安培定则来确定感应电流的方向。
电磁感应现象中判定电势高低时必须把产生感应电动势的导体（或线圈）看成电源，且注意在电源内部感应电流是从电势低处向电势高处流动。若电路断路无感应电流时，可想象为有感应电流，来判定电势的高低。电磁感应现象中判定电势高低时必须把产生感应电动势的导体（或线圈）看成电源，且注意在电源内部感应电流是从电势低处向电势高处流动。若电路断路无感应电流时，可想象为有感应电流，来判定电势的高低。
楞次定律的几种特殊形式： ①阻碍原磁通量的变化 ②阻碍相对运动，可理解为“来拒去留”。 ③使线圈面积有扩大或缩小的趋势。 ④阻碍原电流的变化（自感现象）。 利用上述规律分析问题快速又准确。
①安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律应用于不同现象。①安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律应用于不同现象。
②右手定则与左手定则区别：抓住“因果关系”才能无误，“因动而生电”——用右手；“因通电而动”——用左手。②右手定则与左手定则区别：抓住“因果关系”才能无误，“因动而生电”——用右手；“因通电而动”——用左手。 ③应用楞次定律的关键是正确区分涉及的两个磁场，理解两个磁场的“阻碍”关系。
a L b 30° N f a E r G b 例、倾角为30°的斜面上，有一导体框架，宽为1m，不计电阻，垂直斜面的匀强磁场磁感应强度为0.2T，置于框架上的金属杆ab，质量0.2kg，电阻0.1Ω，如图所示.不计摩擦，当金属杆ab由静止下滑时，求： (1)当杆的速度达到2m/s时，ab两端的电压； (2)回路中的最大电流和功率. 解： (1) 画出等效电路如图示 不计框架电阻，外电阻为0， ∴Uab=0 (2) 受力分析如图：ab匀速运动时速度最大，感应电流和功率最大 mgsin30°= BImL Im= mgsin30°/ BL = 5A P = Im2 r = 2.5 W
电磁感应和电路综合 ①产生感应电动势的导体相当于一个电源，感应电动势等效于电源电动势，产生感应电动势的导体的电阻等效于电源的内阻。 ②电源内部电流的方向是从负极流向正极，即从低电势流向高电势。 ③产生感应电动势的导体跟用电器连接，可以对用电器供电，由闭合电路欧姆定律求解各种问题. ④产生感应电动势的导体跟电容器连接，可对电容器充电，稳定后，电容器相当于断路，其所带电量可用公式Q=CU来计算 ⑤解决电磁感应中的电路问题，必须按题意画出等效电路，其余问题为电路分析和闭合电路欧姆定律的应用。（千万要分清内电路和外电路）
应用动量定理、动量守恒定律解决导体切割磁感线的运动问题应用动量定理、动量守恒定律解决导体切割磁感线的运动问题
电磁感应中的能量转化 ①电磁感应现象的实质是不同形式能量转化的过程。产生和维持感应电流的存在的过程就是其它形式的能量转化为感应电流电能的过程。 ②安培力做正功的过程是电能转化为其它形式能量的过程,安培力做多少正功,就有多少电能转化为其它形式能量 ③安培力做负功的过程是其它形式能量转化为电能的过程,克服安培力做多少功,就有多少其它形式能量转化为电能.
④导体在达到稳定状态之前，外力移动导体所做的功，一部分用于克服安培力做功，转化为产生感应电流的电能或最后转化为焦耳热.，另一部分用于增加导体的动能。④导体在达到稳定状态之前，外力移动导体所做的功，一部分用于克服安培力做功，转化为产生感应电流的电能或最后转化为焦耳热.，另一部分用于增加导体的动能。 ⑤导体在达到稳定状态之后，外力移动导体所做的功，全部用于克服安培力做功，转化为产生感应电流的电能并最后转化为焦耳热. ⑥用能量转化和守恒的观点解决电磁感应问题,只需要从全过程考虑,不涉及电流产生过程的具体的细节,可以使计算方便,解题简便.
例如图所示，在一个光滑金属框架上垂直放置一根长l=0.4m 的金属棒ab，其电阻r=0.1Ω．框架左端的电阻R=0.4Ω．垂直框面的匀强磁场的磁感强度B=0.1T．当用外力使棒ab以速度v=5m／s右移时， ab棒中 产生的感应电动势E=___， 通过ab棒的电流I=____ ． ab棒两端的电势差Uab=____ ， 在电阻R上消耗的功率PR= ____ ， 在ab棒上消耗的发热功率Pr= ____ ， 切割运动中产生的电功率P= ____ ． a R v B b 0.2V 0.4A 0.16V 0.064W 0.016W 0.08W
