电场和磁场 带电粒子的运动

电场和磁场 带电粒子的运动

【知识交汇】

一、静电场

1．库仑定律：真空中两个点电荷之间相互作用的静电力，跟它们的电荷量的乘积成___________，跟它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在_______________．即：F?其中k为静电力常量，大小为9?109Nm2/C2．

成立条件：①__________（空气中也近似成立）；②_________——即带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计．对带电导体球，距离近了以后，电荷会重新分布，不能再用球心间距代替r．

2．电场的最基本的性质是对放入其中的电荷____________．电场强度E是描述电场的力的性质的物理量．

3．对电场强度的三个公式的理解 （1）E?kQ1Q2，r2F是电场强度的__________式，适用于____________电场．电场中某点的场强是确q定值，其大小和方向与试探电荷q无关．试探电荷q充当“测量工具”的作用．

（2）E?kQ是真空点电荷所形成的电场的决定式．E由场源电荷Q和场源电荷到某点r2的距离r决定．

（3）E?U是场强与电势差的关系式，只适用于______________，注意式中d为两点间沿d电场方向的距离．

4．电场强度的叠加

电场强度是矢量，当空间的电场是由几个点电荷共同激发的时候，空间某点的电场强度等于每个点电荷单独存在时所激发的电场在该点的场强的____________．

5．电势能是电荷与所在电场所共有的；电势、电势差是由电场本身因素决定的，与试探电荷无关．

电势能、电势具有相对性，与________________的选取有关；电势能的改变、电势差具有绝对性，与零电势点的选取无关．

6．磁场是一种特殊物质，存在于磁极和___________周围，磁场对放入磁场中的磁体或电流有_____________作用．

7．带电粒子在磁场中的受力情况

（1）磁场只对___________电荷有力的作用，对__________电荷无力的作用．磁场对运动电荷的作用力叫洛伦兹力．

（2）洛伦兹力的大小和方向：其大小为F?qvBsin?，注意：?为v与B的夹角．F的方向仍由____________判定，但四指的指向应为正电荷运动的方向或负电荷运动方向的反方向．

8．洛伦兹力做功的特点

由于洛伦兹力始终和速度方向垂直，所以洛伦兹力__________，但洛伦兹力的分力可以做功．

9．电场力做功与电势能改变的关系

电场力对电荷做正功，电势能__________，电场力对电荷做负功，电势能__________，且电势能的改变量等于电场力做功的多少，即W???E，正电荷沿电场线移动或负电荷逆电场线移动，电场力均做正功，故电势能减少；而正电荷逆电场线移动或负电荷沿电场线移动，电势能均增大．

10．等势面与电场线的关系

（1）电场线总是与等势面垂直，且从高电势等势面指向低电势等势面． （2）电场线越密的地方，等差等势面也越密．

（3）沿等势面移动电荷，电场力______________，沿电场线移动电荷，电场力一定做功． 二、磁场

1．磁感应强度：表征磁场强弱和方向的物理量。

（1）定义：_____于磁场放入一小段通电直导线，导线所受磁场力F与导线长度L和电流

I的乘积的______，叫做导线所在处的磁感应强度。

（2）定义式：B? 。[来源:学|科|网] （3）单位：特斯拉，简称特，1T= 。

（4）磁感应强度是矢量，方向与磁场的方向相同。

2．磁感线：在磁场中画出的一些有方向的曲线，这些曲线上每点的 方向都和该点的 方向一致。磁感线是不相交的闭合曲线，其 表示磁场的强弱。

3．安培定则：判断电流产生的磁场方向的依据。

（1）直线电流的磁场：用 握住导线，让 和电流方向一致， 所指的方向就是磁感线的环绕方向。

（2）环形电流和通电螺线管的磁场：用 握住环形电流（螺线管），让 和电流方向一致， 所指的方向就是圆环（螺线管）轴线上磁场的方向。

4．磁场对电流的作用力——安培力

（1）安培力的方向：安培力的方向跟B、I方向间的关系可以用 定则来判断：伸开 ，使大拇指跟其余四指 ，并且跟手掌在同一个 内，让磁感线穿过掌心，并使伸开的四指指向 方向，大拇指所指的方向就是安培力的方向。

（2）安培力的大小：安培力与导线在磁场中的放置方向（位置）有关，若I∥B时，安培力 ；若I⊥B时，安培力最大 。当I与B之间的夹角为?时，安培力的计算公式是：F?

5．磁场对运动电荷的作用力——洛伦兹力

（1）洛伦兹力的公式：f= （式中θ为带电粒子的速度v与磁感应强度B的夹角）

当粒子的运动方向与磁场平行时，f= 。当粒子的运动方向与磁场方向垂直时，

f= 。只有运动电荷在磁场中才有可能受到洛伦兹力作用，静止电荷在磁场中不受磁

场力的作用。

（2）洛伦兹力的方向

洛伦兹力的方向要用 定则来判定。洛伦兹力F的方向既 磁场B的方向，又 运动电荷的速度v的方向，即F总是 B和v所在的平面。使用左手定则判定洛伦兹力方向时，若粒子带正电，左手的四指指向运动方向；若粒子带负电，四指指向负电荷运动的 方向。安培力的本质是磁场对运动电荷的作用力的宏观表现。[来源:Z|xx|k.Com]

6．带电粒子在匀强磁场中的运动（不计重力）

（1）根据带电粒子射入匀强磁场时速度v与磁感应强度B的方向关系，粒子的运动有以下三种情景：

粒子射入磁场的

情景

洛伦兹力

运动性质 匀速直线运动 匀速圆周运动 等距螺旋线运动（中学阶段不做要求）

v∥B v⊥B v与B成夹角θ

f=0 f=qvB f=qvBsinθ

（2）带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的几个基本关系式

v2mv①轨迹半径：根据牛顿第二定律有qvB?m（动力学方程），得r?；

rqB②通过一段弧长s的运动时间：t?sr???（运动学方程，式中??为弧长s对应的vv圆心角），代入半径的表达式，得t?m?? qB2?m qB③（3）运动周期：T?2?rv?电场和磁场 带电粒子的运动

【知识交汇】

一、静电场

1．库仑定律：真空中两个点电荷之间相互作用的静电力，跟它们的电荷量的乘积成___________，跟它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在_______________．即：F?其中k为静电力常量，大小为9?109Nm2/C2．

成立条件：①__________（空气中也近似成立）；②_________——即带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计．对带电导体球，距离近了以后，电荷会重新分布，不能再用球心间距代替r．

2．电场的最基本的性质是对放入其中的电荷____________．电场强度E是描述电场的力的性质的物理量．

kQ1Q2，2r3．对电场强度的三个公式的理解 （1）E?F是电场强度的__________式，适用于____________电场．电场中某点的场强是确q定值，其大小和方向与试探电荷q无关．试探电荷q充当“测量工具”的作用．

（2）E?kQ是真空点电荷所形成的电场的决定式．E由场源电荷Q和场源电荷到某点r2的距离r决定．

（3）E?U是场强与电势差的关系式，只适用于______________，注意式中d为两点间沿d电场方向的距离．

4．电场强度的叠加

电场强度是矢量，当空间的电场是由几个点电荷共同激发的时候，空间某点的电场强度等于每个点电荷单独存在时所激发的电场在该点的场强的____________．

5．电势能是电荷与所在电场所共有的；电势、电势差是由电场本身因素决定的，与试探电荷无关．

电势能、电势具有相对性，与________________的选取有关；电势能的改变、电势差具有绝对性，与零电势点的选取无关．

6．磁场是一种特殊物质，存在于磁极和___________周围，磁场对放入磁场中的磁体或电流有_____________作用．

7．带电粒子在磁场中的受力情况

（1）磁场只对___________电荷有力的作用，对__________电荷无力的作用．磁场对运动电荷的作用力叫洛伦兹力．

（2）洛伦兹力的大小和方向：其大小为F?qvBsin?，注意：?为v与B的夹角．F的方向仍由____________判定，但四指的指向应为正电荷运动的方向或负电荷运动方向的反方向．

8．洛伦兹力做功的特点

由于洛伦兹力始终和速度方向垂直，所以洛伦兹力__________，但洛伦兹力的分力可以做功．

9．电场力做功与电势能改变的关系

电场力对电荷做正功，电势能__________，电场力对电荷做负功，电势能__________，且电势能的改变量等于电场力做功的多少，即W???E，正电荷沿电场线移动或负电荷逆电场线移动，电场力均做正功，故电势能减少；而正电荷逆电场线移动或负电荷沿电场线移动，电势能均增大．

10．等势面与电场线的关系

（1）电场线总是与等势面垂直，且从高电势等势面指向低电势等势面． （2）电场线越密的地方，等差等势面也越密．

（3）沿等势面移动电荷，电场力______________，沿电场线移动电荷，电场力一定做功． 二、磁场

1．磁感应强度：表征磁场强弱和方向的物理量。

（1）定义：_____于磁场放入一小段通电直导线，导线所受磁场力F与导线长度L和电流

I的乘积的______，叫做导线所在处的磁感应强度。

（2）定义式：B? 。[来源:学|科|网] （3）单位：特斯拉，简称特，1T= 。

（4）磁感应强度是矢量，方向与磁场的方向相同。

2．磁感线：在磁场中画出的一些有方向的曲线，这些曲线上每点的 方向都和该点的 方向一致。磁感线是不相交的闭合曲线，其 表示磁场的强弱。

3．安培定则：判断电流产生的磁场方向的依据。

（1）直线电流的磁场：用 握住导线，让 和电流方向一致， 所指的方向就是磁感线的环绕方向。

（2）环形电流和通电螺线管的磁场：用 握住环形电流（螺线管），让 和电流方向一致， 所指的方向就是圆环（螺线管）轴线上磁场的方向。

4．磁场对电流的作用力——安培力

（1）安培力的方向：安培力的方向跟B、I方向间的关系可以用 定则来判断：伸开 ，使大拇指跟其余四指 ，并且跟手掌在同一个 内，让磁感线穿过掌心，并使伸开的四指指向 方向，大拇指所指的方向就是安培力的方向。

（2）安培力的大小：安培力与导线在磁场中的放置方向（位置）有关，若I∥B时，安培力 ；若I⊥B时，安培力最大 。当I与B之间的夹角为?时，安培力的计算公式是：F?

5．磁场对运动电荷的作用力——洛伦兹力

（1）洛伦兹力的公式：f= （式中θ为带电粒子的速度v与磁感应强度B的夹角）

当粒子的运动方向与磁场平行时，f= 。当粒子的运动方向与磁场方向垂直时，

f= 。只有运动电荷在磁场中才有可能受到洛伦兹力作用，静止电荷在磁场中不受磁

场力的作用。

（2）洛伦兹力的方向

洛伦兹力的方向要用 定则来判定。洛伦兹力F的方向既 磁场B的方向，又 运动电荷的速度v的方向，即F总是 B和v所在的平面。使用左手定则判定洛伦兹力方向时，若粒子带正电，左手的四指指向运动方向；若粒子带负电，四指指向负电荷运动的 方向。安培力的本质是磁场对运动电荷的作用力的宏观表现。[来源:Z|xx|k.Com]

6．带电粒子在匀强磁场中的运动（不计重力）

（1）根据带电粒子射入匀强磁场时速度v与磁感应强度B的方向关系，粒子的运动有以下三种情景：

粒子射入磁场的

情景

洛伦兹力

运动性质 匀速直线运动 匀速圆周运动 等距螺旋线运动

v∥B v⊥B v与B成夹角θ

f=0 f=qvB f=qvBsinθ

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