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    磁場

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    磁場的定義

    磁場示意圖

    磁場是一種看不見、摸不著的特殊物質,磁場不是由原子或分子組成的,但磁場是客觀存在的。

    磁場是對放入其中的磁體有磁力的作用的物質叫做磁場,磁場的基本特征是能對其中的運動電荷施加作用力,即通電導體在磁場中受到磁場的作用力。

    ⒈磁場是一種客觀物質,存在于磁體和運動電荷(或電流)周圍。

    ⒉磁場(磁感應強度)的方向規定為磁場中小磁針N極的受力方向(磁感線的切線方向)。

    ⒊磁場的基本性質是對放入其中的磁體、運動電荷(或電流)有力的作用。

    描述磁場的磁感線

    典型的磁感線分布圖

    在磁場中畫一些曲線,用(虛線或實線表示)使曲線上任何一點的切線方向都跟這一點的磁場方向相同(且磁感線互不交叉),這些曲線叫磁感線。

    磁感線是閉合曲線。規定小磁針的北極所指的方向為磁感線的方向。磁鐵周圍的磁感線都是從N極出來進入S極,在磁體內部磁感線從S極到N極。

    磁感線都有哪些性質呢?

    ⒈磁感線是徦想的,用來對磁場進行直觀描述的曲線,它并不是客觀存在的。

    ⒉磁感線是閉合曲線;磁鐵的磁感線,外部從N指向S,內部從S指向N;

    ⒊磁感線的疏密表示磁場的強弱,磁感線上某點的切線方向表示該點的磁場方向。

    ⒋任何兩條磁感線都不會相交,也不能相切。

    磁感線(不是磁場線)的性質最好與電場線的性質對比來記憶。

    描述磁場性質的關鍵物理量:磁感應強度

    磁感應強度的定義式B=F/(IL)

    磁感應強度是由什么決定的?磁感應強度的大小并不是由F、I、L來決定的,而是由磁極產生體本身的屬性。

    如果是一塊磁鐵,那么B的大小之和這塊磁鐵的大小和磁性強弱有關。

    如果是電磁鐵,那么B與I、匝數及有無鐵芯有關。

    高中物理網很多文章都建議同學們采用類比的方法來理解各個物理量。我們用電阻R來做個對比。

    R的計算公式是R=U/I;可一個導體的電阻R大小并不是由U或者I來決定的。而是由其導體自身屬性決定的,包括電阻率、長度、橫截面積。同樣,磁感應強度B也不是由F、I、L來決定的,而是由磁極產生體本身的屬性。

    如果同學們有時間,可以把靜電場中電容的兩個公式來復習、鞏固下。

    B為矢量,方向與磁場方向相同,并不是在該處電流的受力方向,運算時遵循矢量運算法則。

    磁場中的兩個典型力

    磁場對其中的通電導體有力的作用,對其中運動的帶電粒子有力的作用。前者我們稱之為安培力,后者我們稱之為洛倫茲力。

    安培力

    安培力(Ampere’s force)是通電導線在磁場中受到的作用力。由法國物理學家A·安培首先通過實驗確定。安培力可表述為:以電流強度為I的長度為L的直導線,置于磁感應強度為B的均勻外磁場中,則導線受到的安培力的大小為F=IBLsinα;

    式中α為導線中的電流方向與B方向之間的夾角,F、L、I及B的單位分別為N、m、A及T。

    安培力的方向垂直于由通電導線和磁場方向所確定的平面,且I、B與F三者的方向間由左手定則判定。

    洛倫茲力

    運動電荷在磁場中所受到的力稱為洛倫茲力,即磁場對運動電荷的作用力。洛倫茲力的公式為F=qvB。荷蘭物理學家洛倫茲首先提出了運動電荷產生磁場和磁場對運動電荷有作用力的觀點,為紀念他,人們稱這種力為洛倫茲力。

    洛倫茲力和安培力并不矛盾,之間可相互推導。

    安培力和洛倫茲力的方向,都是通過左手定則來判定的。

    磁場中閉合線圈的磁通量

    ⒈定義一:φ=BS,S是與磁場方向垂直的面積,如果平面與磁場方向不垂直,應把面積投影到與磁場垂直的方向上,求出投影面積;

    ⒉定義二:表示穿過某一面積磁感線條數;此時,我們認為B代表的意義是單位面積內的磁感線密度。

    磁通量是標量,但有正、負,正、負號不代表方向,僅代表磁感線穿入或穿出。同學們能不能想到其他類似的物理量呢?比如,電流,也是有“運動方向”的標量。

    當一個面有兩個方向的磁感線穿過時,磁通量的計算應算“純收入”,即ф=ф -ф (ф 為正向磁感線條數,ф 為反向磁感線條數。)

    參考文獻

    安培力與洛倫茲力http://www.q6113.com/zongjie/kaodian/43297.html

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