文档内容
GAOZHONGWULIGONGSHIDINGLIDINGLUTUBIAO
高中物理公式、 定理、 定律图表
第三章 磁 场
知识网络
磁铁的磁场
磁现象的
直线电流的磁场
磁场的产生 电本质
电流的磁场
通电螺线管的磁场
磁感应强度 （B）
磁场的描述
磁感线———几种典型磁场的磁感线
磁
场 对磁体 （磁极） 的作用
磁场的作用 对电流的作用 ［安培力］
对运动电荷的作用 ［洛伦兹力］
磁场的综合应用 速度选择器、 磁流体发电机、 回旋加速器、 质谱仪、 电磁流量计
概述： 本章将学习磁现象 （磁效应）、 磁场性质的定量和定性描述、 磁场对电流和运动电
荷的作用、 安培力和洛伦兹力的应用. 知识的逻辑结构比较清晰， 也符合学生的认知规律.
70第三章 磁 场
一、 磁场的产生及描述
一、 知识图解
磁铁
磁场的产生
电流
F
主要知识点 大小： B=
IL
磁感应强度 方向： 小磁针北极受力方向
二、 重要知识剖析 物理意义： 描述磁场强弱和方向的物理量
1. 磁场的基本性质
磁场对处在它里面的磁极有力的作用， 对电流和运动电荷可以有力的作用， 磁场是传递磁极和
磁极之间、 磁极和电流之间、 电流和电流之间的相互作用力的物质. 磁场可以由磁极或电流激发，
也可以由变化的电场激发.
F
2. 正确理解磁感应强度公式： B=
IL
磁感应强度跟电场强度一样， 是描述磁场强弱和方向的物理量， 是一个有大小和方向的矢量，
磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的小磁针静止时N极所指的方向， 磁感应强度的大小通
常用定义式求得.
F
B= 是磁感应强度的定义式. 要求通电导线要垂直于磁场方向放置， 且磁感应强度的大小得
IL
处处相同， 导线的长度应取极小值.
三、 学习方法引导
题型 正确理解磁感应强度
名师经验谈：理解定义
例题 关于磁感应强度， 下列说法中正确的是 （ ）
是一种测量的方法．引
F
A. 由B= 可知， B与F成正比， 与IL成反比 入一小段通电导体来定
IL
义磁感应强度， 这里的
F
B. 由B= 可知， 一小段通电导线在某处不受磁场力， 则说明该处 一小段通电导体就是测
IL
量工具， 被测量的量与
一定无磁场
测量工具是无关的， 就
C. 通电导线在磁场中受力越大， 说明磁场越强
像用天平来测量物体的
D. 磁感应强度的方向就是小磁针北极受力的方向
质量一样， 物体的质量
解析：磁场中某点的磁感应强度B是客观存在的， 与是否放通电导
是客观存在的， 与测量
线、 放的通电导线受力的大小无关， 所以选项 A、 C 均错. 当电流
它的量无关．
方向与磁场方向平行时， 磁场对电流无作用力， 但磁场却存在， 所
以B错. 磁感应强度的方向就是小磁针静止时N极的指向， 而不是
通电导线的受力方向.
答案 Ｄ
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二、 几种常见的磁场
一、 知识图解
磁感线： 为了描述磁场而人为引入的一些有方向的曲线
直线电流
安培
定则
环形电流
安培分子电流假说———分子电流
主
要
知 匀强磁场： 磁感应强度的大小、 方向处处相同的磁场叫匀强磁场
识
点
定义： 在匀强磁场中， 垂直于磁场方向的平面面积为
S， 磁感应强度为B， 则B与S的乘积， 叫做穿过这个
面的磁通量 （Φ）， 简称为磁通.
定义式： Φ=BScos兹
磁通量
单位： 韦伯， 简称韦 (Wb)
说明： 磁通量是标量
二、 重要知识剖析
1. 常见的几种磁场磁感线分布
N
N S
S
（1） 条形磁铁周围的磁场 （2） 蹄形磁铁周围的磁场
I I I
I
S B
B
N
（3） 直线电流周围的磁场 （4） 环形电流周围的磁场
72第三章 磁 场
N
S
N S
I
I
（5） 通电螺线管周围的磁场
2. 磁感线与电场线的比较
比较项目 磁感线 电场线
形象地描述磁场方向和相对强弱而假想 形象地描述电场方向和相对强弱而假想
意义
的线 的线
相 线上各点的切线方向即该点的磁场方
方向 线上各点的切线方向即该点的电场方向
似 向， 是磁针N极受力方向
点
疏密 表示磁场强弱 表示电场强弱
特点 在空间不相交、 不中断 除电荷处外， 在空间不相交、 不中断
静电场线始于正电荷或无穷远处， 止于
不同点 是闭合曲线
负电荷或无穷远处， 是不闭合的曲线
三、 学习方法引导
题型 理解磁场的方向
名师经验谈：安培定则
例题 如图所示， 一束带电粒子沿着水平方向平行地飞过磁针上方
除了适用于直线电流、
时， 磁针的S极向纸内偏转， 则这束粒子可能是 （ ） I 环形电流和通电螺线管
A. 向右飞行的正离子束 的磁场的判断， 还可判
B. 向左飞行的正离子束 断等效电流的磁场．
S N
C. 向右飞行的负离子束
D. 向左飞行的负离子束
解析：小磁针 N 极受力方向为磁场的方向， 粒子流的下方磁场垂
直纸面向外.
答案 ＢＣ
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三、 磁场对通电导线的作用力
一、 知识图解
定义： 磁场对电流的作用力叫做安培力
磁 安培力 大小： F=BILsin兹
场
对
通
方向： 左手定则
电
导
线
的
作 基本构造
用
力 磁电式
电流表
基本原理
二、 重要知识剖析
安培力
N
安培力的大小： 在匀强磁场B中， 长为L的导体， 通入电流I. 若电流方向
F
与磁场方向的夹角为θ， 则F=BILsinθ. I B
安培力的方向： 如图， 四指流， 拇指力， 磁感线垂直穿掌心， 且安培力总
是垂直于磁场方向和电流方向所决定的平面. S
三、 学习方法引导
题型 磁场对通电直导线的作用
名师经验谈：①求安培
例题 如图， 一段导线 abcd 位于磁感应强度大小为 B 的匀强磁场
力的大小时， 要注意公
中， 且与磁场方向 （垂直于纸面向里） 垂直. 线段 ab、 bc 和 cd 的
式F=BIL中B与I要垂
长度均为L， 且∠abc=∠bcd=135°. 流经导线的电流为 I， 方向如图
直. ②用左手定则判定
安培力的方向时要注意 中箭头所示. 导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力 （ ）
安培力既与导线垂直又 A. 方向沿纸面向上， 大小为# 姨2 +1 $ILB
与磁感线垂直， 但 B B. 方向沿纸面向上， 大小为% 姨2 -1 &ILB b c
与I可以成任意夹角.
C. 方向沿纸面向下， 大小为% 姨2 +1 &ILB I a d
D. 方向沿纸面向下， 大小为% 姨2 -1 &ILB
解析：本题涉及磁场对通电直导线的作用、 安培力、 左手定则和力
的合成与分解等知识点， 意在考查学生通过力的合成将通电弯曲导
线受力问题转化为直导线受力问题的能力. 将导线分为三段直导线，
根据左手定则分别判断出安培力的大小， 根据F=BIL计算出安培力
的大小， 再求合力. 导线所受合力F=BIL+2BILsin45°=% 姨2 +1 &ILB.
答案 Ａ
74第三章 磁 场
四、 磁场对运动电荷的作用力
一、 知识图解
定义： 运动电荷所受的磁场力叫做洛伦兹力
大小： F=Bqv
洛伦兹力
方向： 左手定则
应用
电视显像管的工作原理、 速度选择器、 磁流体发电
机、 电磁流量计
二、 重要知识剖析
洛伦兹力
洛伦兹力的大小： F=Bqvsin兹， 其中兹是带电粒子的运动方向与磁场方向的夹角.
磁场只对相对于磁场运动的电荷有力的作用， 而对相对磁场静止的电荷没有力的作用.
洛伦兹力的方向： 用左手定则判定. 值得注意的是判定负电荷运动所受洛伦兹力的方向， 应使
四指指向负电荷运动的反方向. 洛伦兹力的方向总是既垂直于速度方向， 又垂直于磁场方向， 即总
是垂直于速度和磁场所决定的平面.
三、 学习方法引导
题型 对速度选择器的理解
例题 如图所示， 平行极板水平放置， 间距为 d，
A 小贴士： 分析带电粒
极板间充满方向水平向里、 磁感应强度大小为 B的
v 子在复合场中的受力
匀强磁场， 极板所连接的电源的电动势为 E. 一电 + B 是解题的前提.
荷量为q， 质量为 m 的带正电的粒子， 以速度 v 沿 C
极板间中线射入， 均能匀速沿直线通过， 则粒子的
运动速度v= . （重力加速度为g）
解析：由于粒子沿板间中线做匀速直线运动， 则粒子受力平衡， 对
E mg
粒子进行受力分析， 有 mg=qvB+q ， 解得粒子的速度为 v=
d qB
E
- .
Bd
mg E
答案 -
qB Bd
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五、 带电粒子在匀强磁场中的运动
一、 知识图解
匀速直线运动： 当v∥B时， 粒子不受洛伦兹力以速度v做匀速直线运动
带
电
粒
mv2
子 动力学规律： qvB=
r
在
匀 匀速圆周运动
强 mv 2πm
磁 常用结论： r= ， T=
Bq Bq
场
中
的 质谱仪
运
动 应用
回旋加速器
二、 重要知识剖析
1. 圆心的确定
带电粒子进入一个有界磁场后的轨道是一段圆弧， 如何确定圆心是解决问题的前提， 也是解题
的关键. 圆心一定在与速度方向垂直的直线上.
在实际问题中圆心位置的确定极为重要， 通常有两个方法：
（1） 如图甲所示， 图中P为入射点， M为出射点， 已知入射和出射方向时， 可以通过入射点和
出射点作垂直于入射方向和出射方向的直线， 两条直线的交点就是圆弧轨道的圆心O.
（2） 如图乙所示， 图中A为入射点， B为出射点， 已知入射方向和出射点的位置时， 可以通过
入射点做入射方向的垂线， 连接入射点和出射点， 作其中垂线， 这两条垂线的交点就是圆弧轨道的
圆心O.
（3） 半径的计算， 一般利用几何知识解直角三角形.
2. 运动时间的确定
如图丙所示， 粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动， 不论沿顺时针方向还是逆时针方向， 从
A点运动到 B点， 粒子速度偏向角 （φ） 等于圆心角 （回旋角 α） 并等于 AB 弦与切线的夹角 （弦
切角θ） 的2倍. 即： φ=α=2θ=ωt.
76第三章 磁 场
利用圆心角 （回旋角α） 与弦切角θ的关系， 或者利用四边形内角和等于360°计算出圆心角α
α
的大小， 由公式t= T可求出粒子在磁场中的运动时间.
360°
O O O 渍 渍
P+ v
0
M v P+ v
0
M v A v θ αO θ θ′ B A θ θ ′ α θ B
v
甲 乙 丙
三、 学习方法引导
题型 带电粒子在有界磁场中的运动 名师经验谈：①根据磁
例题 在以坐标原点O为圆心， 半径为r的圆形区域内， 存在磁感 场边界条件和带电粒子
进出磁场的位置， 可以
应强度大小为 B、 方向垂直于纸面向里的匀
y
确定出粒子做圆周运动
强磁场， 如图所示， 一个不计重力的带电粒 C
的圆心. ②根据几何关
子从磁场边界与 x 轴的交点 A 处以 v 速度 A 系， 可以确定带电粒子
O x
沿-x 方向射入磁场， 它恰好从磁场边界与 y B 圆周运动的半径和圆心
轴的交点C处沿+x方向飞出. 角. ③根据洛伦兹力提
供向心力的规律可以列
q
（1） 请判断该粒子带何种电荷， 并求出其比荷 . 方程， 根据圆心角和周
m
期可求粒子在磁场中的
（2） 若磁场的方向和所在空间范围不变， 而磁感应强度的大小变为
运动时间.
B′， 该粒子仍从A处以相同的速度射入磁场， 但飞出磁场时的速度
方向相对于入射方向改变了60°角， 求磁感应强度 B′多大， 此次粒
子在磁场中运动所用时间t是多少.
解析： （1） 由粒子的飞行轨迹， 利用左手定则可知， 该粒子带负
电荷.
粒子由A点射入， 由C点飞出， 其速度方向改变了90°， 则粒子轨
迹半径R=r
v2 q v
又qvB=m 则粒子的比荷 = .
r m Br
（2） 粒子从D点飞出， 磁场速度方向改变了 60°角， 故 AD 弧所对 注意： 有界圆形磁场
圆心角为60°， 区域， 粒子沿半径方
粒子做圆周运动的半径
向射入磁场， 出射方
向的反向延长线必过
R＝rcot30°=姨3 r
圆心.
mv 姨3
又R′= ， 所以B′= B.
qB′ 3
1 1 2πm 姨3 πr
粒子在磁场中飞行时间t= T= × =
6 6 qB′ 3v
77
