磁场对微观粒子的作用

这是一篇关于磁场对微观粒子的作用的思维导图，包括：洛伦兹力、电磁感应、交变电流(AC)、电磁振荡与电磁波。

磁场对微观粒子的作用

• 洛伦兹力
  • 定义
    • 运动的带电粒子在磁场中的受力
  • 受力方向判断
    • 左手定则
  • 特点
    • 不做功
    • 力的方向始终与速度和磁场所在的平面垂直
  • 计算公式
  • 宏观表现
    • 安培力
      • 计算公式
        • • L为有效长度，θ为导线与磁场方向正方向的夹角
      • 定义
        • 通电导线在磁场中的受力
      • 考点
        • 两导线间的受力
          • 平行导线
            • “同向相吸，异向相斥”
              • 电流方向相同时，两导线相互靠近；电流方向相反时，两导线相互远离
          • 非平行导线
            • “相交”
              • 从纸外向纸内看，两导线相交
              • 有向着电流方向相同的方向旋转的趋势，同时相互靠近
            • “不相交”
              • 即从纸外向纸内看，某条导线在另一条导线的一侧
              • 有向着电流方向相反的方向旋转的趋势，同时相互远离
        • 通电导线与磁体间的受力
          • 研究导线受力
            • 左手定则
            • 特殊位置法
          • 研究磁体受力
            • 转换研究对象法
              • 通过研究导线受力，再通过牛顿第三定律判断磁体受力
      • 应用
        • 磁电式电流表
          • 结构
            • 极靴
            • 铁芯
            • 线圈
  • 应用
    • 质谱仪
      • 结构
        • 加速电场
          • 作用
            • 使带电粒子具有一定的速度
          • 速度计算
            • 动能定理
        • 偏转磁场
          • 作用
            • 筛选出荷质比相同的粒子
          • 公式
    • 回旋加速器加速器
      • 结构
        • 圆形磁场中间夹着匀强电场
      • 特点
        • 匀强电场的变化周期与粒子的运动周期相同
        • 粒子在靠近中心位置开始加速
        • 粒子以圆形磁场的半径为运动半径时，速度最大
      • 局限性
        • 无法无限加速
          • 原因
            • 根据相对论，速度越大的物体其质量越大，导致粒子的运动周期与电场的变化周期不同步
    • 霍尔元件
      • 通电金属元件中电子的移动导致金属两侧具有电势差
    • 扫描
      • 电视机
• 电磁感应
  • 定律
    • 楞次定律
      • 内容
        • 感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化
      • 特点
        • 增反减同
        • 来拒去留
        • 增缩减扩
      • 右手定则
    • 法拉第电磁感应定律
      • 导体在磁场中运动会产生感应电动势
      • 公式
        • • 所有物理量均用国际单位时
            • • 可用于计算平均感应电动势
        • • 仅适用于计算导线切割磁感线时产生的感应电动势或瞬时感应电动势
  • 应用
    • 涡流（涡电流）
      • 线圈内磁场的变化导致其内部的金属产生涡流
      • 应用
        • 电磁炉
        • 金属探测仪
          • 金属中产生的涡流导致原磁场产生的磁通量变化，从而导致原电流发生变化引起警报
        • 熔化金属
          • 原线圈产生的变化的磁场导致金属内产生涡流，涡流产生的焦耳热使金属熔化
      • 避免危害
        • 在其内部放置电阻率大，熔点高的物体
        • 利用双线绕法防止线圈内部磁场发生变化
    • 电磁阻尼
      • 原理
        • 闭合线圈在磁场中运动会产生感应电流，从而受到安培力。再根据左手定则和右手定则可知，安培力方向与运动方向相反，故产生电磁阻尼现象
      • 应用
        • 扫描隧道显微镜的防震荡
    • 电磁驱动
      • 应用
        • 电磁发电机
  • 自感和互感
    • 自感
      • 当一个线圈的电流发生变化时，它所产生的变化的磁场在本线圈中激发的感应电动势
      • 考点
        • 断电自感
          • 灯泡与自感线圈并联
            • 若闭合时灯泡所在支路电流小于自感线圈所在支路电流，则断开开关后灯泡先闪亮然后变暗直至熄灭
            • 若闭合时灯泡所在支路电流大于自感线圈所在支路电流，则断开开关后灯泡渐渐变暗直至熄灭
          • 灯泡与自感线圈串联
            • 断开开关后，灯泡渐渐变暗
        • 通电自感
          • 灯泡与自感线圈并联
            • 闭合开关后，灯泡先闪亮，然后变暗直到稳定
          • 灯泡与自感线圈串联
            • 闭合开关后，灯泡缓慢变亮
      • 自感电动势
        • 自感系数
          • 决定因素
            • 线圈匝数越多，自感系数越大
            • 线圈横截面积越大，自感系数越大
            • 含有铁芯时，自感系数增大
        • 公式
    • 互感
      • 当一个线圈的电流变化时，它所产生的变化的磁场在另一个线圈中产生的感应电动势
• 交变电流（AC)
  • 直流电DC
  • 定义
    • 大小和方向都随时间的变化而变化
  • 交流发电机
    • 正弦式交流电
      • 瞬时电动势e=NBSωsin（ωt+θ）
        • θ表示线圈平面与中性面的夹角，若在中性面左侧，则θ为正；若在中性面右侧，则θ为负
      • 瞬时电流
      • 瞬时电压
    • 结构
      • 定子
        • 不动的部分
      • 转子
        • 转动的部分
    • 类型
      • 旋转电枢式发电机
        • 电枢转动，磁极不动
      • 旋转磁极式发电机
        • 电枢不动，磁极转动
  • 变压器
    • 原线圈两端的电压与副线圈两端的电压值比等于两线圈的匝数比，即
      • 
    • 结构
      • 原线圈
      • 副线圈（次级线圈）
    • 理想变压器
      • 能量传输的过程中没有能量损失
    • 类型
      • 升压变压器
        • 原线圈匝数小于副线圈匝数
      • 降压变压器
        • 原线圈匝数大于副线圈匝数
    • 能量损失原因
      • 铁损
        • 铁芯在交变磁场的作用下发热(涡流）
      • 铜损
        • 变压器线圈通过电流时发热
      • 磁损
        • 交变电流产生的磁场不可完全局限在铁芯内
  • 电能输送
    • 减小损耗
      • 增大输出电压
        • • 故当输出功率不变时，输出电压每增大n倍，输电线损耗的功率就变为原来的
      • 减小损耗电阻
        • 增大输电线的横截面积
          • 效果不如增大输出电压
  • 相关计算
    • 周期
    • 频率
    • 有效值
      • 对于正弦式交流电
      • 对于非正弦式交流电
    • 功率
• 电磁振荡与电磁波
  • 电磁振荡
    • 概念
      • 振荡电流
        • 大小和方向都做周期性迅速变化的电流
      • 振荡电路
        • 产生振荡电流的电路
        • 结构
          • 电容器
          • 自感线圈
    • 振荡周期
    • 振荡频率
  • 电磁波
    • 变化的电场产生磁场
      • 均匀变化的电场产生恒定的磁场
    • 变化的磁场产生电场
      • 均匀变化的磁场产生恒定的电场
  • 无线电波的发射和接收
    • 发射
      • 条件
        • 频率足够高
        • 振荡电路和磁场必须分散到尽可能大的空间
      • 调制
        • 调幅
        • 调频
    • 接收
      • 电谐振
        • 当电磁波的频率与该物体的固有频率相同时会产生共振（振幅最大），从而达到筛选电磁波的目的
        • 解调
          • 调幅波的解调也叫检波