人教版物理选修3-1第三章 磁场本章复习与测试 （学案）

选修3-1知识点
第三章磁场

3.1磁现象和磁场
1、磁现象，最初发现的磁体是被称为“天然磁石”的矿物，其中含有主要成分为Fe3O4。注意：天然磁石和人造磁铁都是永磁体。
①磁性：能够吸引铁质物体的性质。
②磁极：磁体上磁性最强的部分叫磁极。小磁针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。
2、电流的磁效应
1、 奥斯特通电直导线实验。
①导线：要南北方向放置
②磁针要平行的放置于导线的下方或者上方。
2、 实验现象，当给导线通时，与导线平行放置的小磁针发生转动。
3、 实验结论，电可以生磁，即电流的磁效应。
三、磁场
1、 定义：磁体和电流周围空间存在的一种特殊物质，客观存在。
2、基本性质：磁场对放入其中的磁体或通电导体会产生磁力作用。四、地球的磁场
1、地球是一个巨大的磁体。（类似条形磁体）
2、地球周围空间存在的磁场叫地磁场。
3、磁偏角：地磁的北极在地理的南极附近，地磁的南极在地理的北极附近，但两者并不完全重合，它们之间的夹角称为磁偏角。



3.2磁感应强度
一、磁感应强度，为描述磁场强弱的物理量，用符号“B”表示。
二、磁感应强度的方向
1、物理学中把小磁针在磁场中静止时 N 极所指的方向规定为该点的磁感应强度的方向，简称为磁场的方向。
2、因为 N 极不能单独存在。小磁针静止时是所受的合力为零，因而不能用测量 N 极受力的大小来确定磁感应强度的大小。
三、磁感应强度的大小
1、电流元：很短的一段通电导线中的电流 I 与导线长度 L 的乘积 IL。（也可以叫点电流）
2、通电指导线在磁场中受力大小为
（1）式中B 是比例系数，它与导线长度和电流大小都没有关系。
B是反映磁场性质的物理量，是由磁场自身决定的，与是否引入电流元、引入的电流元是否受力及受力大小无关。（客观存在）
（2）不同磁场中，B 一般不同。
3、磁感应强度的表达式：
（1）定义：在导线与磁场垂直的情况下，所受的磁场力 F 跟电流 I 和导线长度 L 的乘积 IL 的比值叫磁感应强度。
（2）大小：比值定义，定义式，不成比例关系。
（3）方向：小磁针N 极的受力方向，不是电流的受力方向。
（4）在国际单位制中，磁感应强度的单位是特斯拉，简称特，国际符号是 T，1T＝ 1 N/A·m。
（5）B是矢量：遵守平行四边形定则。


3.3几种常见的磁场
一、磁感线
在磁场中画出一些有方向的曲线,使曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁感应强度的方向一致。这就是磁感线。
（1）磁感线是假想的，不是真实存在的。
（2）磁感线的疏密可以反映磁场的强弱，在没画磁感线的地方，并不表示没有磁场存在。（两极最密）
（3）磁感线都是闭合曲线。在磁体外，磁感线都是由 N 极出发，进入 S 极；在磁体内部，磁感线由 S 极指向 N 极。（电场线不闭合）
（4）任何两条磁感线都不相交。
二、几种常见的磁场
1、磁体的磁场
2、地球的磁场
3、直线电流周围磁场
磁感线为以导线上的各点为圆心的同心圆，且在跟导线垂直的平面上。
安培定则1：用右手握住螺旋管，让伸直的拇指所指的方向跟电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向。
电流（出）， 电流（进）
磁场（进）， 磁场（出）
4、环形电流周围磁场
5、通电螺旋管周围磁场
安培定则2：用右手握住螺旋管，让弯曲的四指所指的方向跟电流方向一致，大拇指所指的方向就是螺旋管内部磁感线的方向。
三、安培分子电流假说
1、在原子、分子等物质微粒的内部，存在着一种环形电流，称之为分子电流，分子电流使微粒相当于一个小磁体。
2、分子电流实际上是由核外电子绕核运动形成的。分子电流的取向是否有规律，决定了物体对外是否显磁性。
3、 磁现象的电本质：磁铁和电流的磁场，本质上都是运动电荷产生的。
四、匀强磁场
1、定义：磁场强弱、方向处处相同的磁场。
2、磁感线分布特点:一些间隔相同的平行直线。
3、常见的匀强磁场:
（1）相隔很近的两个异名磁极之间的磁场
（2）通电螺线管内部的磁场
（3）相隔一定距离的两个平行放置的线圈通电时，其中间区域的磁场。
五、磁通量
1、 定义：一个面积为S的平面垂直于一个磁感应强度为B 的匀强磁场放置，则B与S的乘积叫做穿过这个面积的磁通量 。
2、公式：Φ=BS
公式只适用于B⊥S ，若B与S不垂直，则S为垂直与磁场方向的投影面积。
3、单位：韦伯　符号：Wb 1Wb=1T·m2
4、物理意义：磁通量表示穿过这个面的磁感线条数。
①当SB垂直时Φ=BS
②当B∥S时,磁通量Φ=0
③当磁场B与面积S不垂直（ B与S夹角为θ ） Φ=BSsinθ




3.4通电导线在磁场中受到的力
一、安培力的方向
(1)安培力的方向和磁场方向、电流方向有关系。
(2)安培力的方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直。也就是说，安培力的方向总是垂直于磁感线和通电导线所在的平面。
二、左手定则判断安培力方向
1、伸出左手，使大拇指与其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面。
2、使磁感线垂直穿过手掌，四指指向电流方向。
3、大拇指所指的方向就是直线电流所受安培力的方向。
特例：平行通电直导线之间的相互作用:同向电流相互吸引，反向电流相互排斥。
三、安培力的大小
（1） 在匀强磁场中，在通电直导线与磁场方向垂直的情况下，导线所受安培力F等于磁感应强度B、电流I和导线的长度L三者的乘积。
即： F=ILB
（2）平行时：F＝0
（3）有夹角时：F=ILBsinθ
弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直接的长度；相应的电流沿L由始端向末端。
3.5运动电荷在磁场中受到的力
一、洛伦兹力
1、运动电荷在磁场中受到力的作用
2、安培力是洛伦兹力的宏观表现；洛伦兹力是安培力的微观本质。
二、洛伦兹力的方向
1、伸开左手，使拇指与其余四指垂直，并且都与手掌在同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，若四指指向正电荷运动的方向，那么拇指所指的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向。
2、洛伦兹力的方向既垂直于磁场，又垂直于速度，即垂直于 v 和 B 所组成的平面。
3、但是B与V不一定垂直。
三、洛伦兹力的大小：F洛 = qvB
1、当 v垂直B时：F洛 = qvB
2、当 v∥B 时： F洛 = 0
3、当VB有夹角时：F洛 = qvBsin θ ( θ 为 B 与 v 的夹角 )
4、因为洛伦兹力与速度方向垂直，所以它只改变粒子速度的方向，不改变速度大小，也不做功。
四、电视显像管的工作原理
原理：电子束在磁场中偏转。


3.6带电粒子在匀强磁场中的运动
一、带电粒子在匀强磁场中的运动
1、所以洛伦兹力不改变带电粒子速度的大小，
2、洛伦兹力不对带电粒子做功。垂直无功
3、洛伦兹力对电荷只起向心力的作用，所以沿着磁场方向射入磁场的带电粒子，在匀强磁场中做匀速圆周运动。
带电粒子的半径与周期。
半径：
周期：
二、回旋加速器
1、直线加速器 2、回旋加速器
粒子回旋的周期不随半径改变。让电场方向变化的周期与粒子回旋的周期一致，从而保证粒子始终被加速。
三、做题小结
电场的题目首先列：
磁场的题目首先列：
附录：游标卡尺和螺旋测微器
一、游标卡尺读数：
被测物体长度=主尺读数（mm）+
二、螺旋测微器（千分尺）
被测物体长度=主尺读数（mm）+