各位老铁, 我乃是你们那位, 被洛伦兹力搞得晕头转向的老朋友。这篇篇幅很长, 实际上我原本打算发微头条的, 然而字数超出了好几百字, 即便已经删去了诸多多余的话语, 可还是没办法, 最终只能发文章了, 期待大家能够点点赞, 关注一下, 多谢大家。
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(｡•o•｡∩)
磁场这一章节, 称得上是高中物理里的一个具有区分作用的界限。电学方面, 起码还能够瞧见电荷在移动, 而磁场呢, 连个实际的样子都看不到, 只是给了你几条虚线, 就要让你去判定粒子的情况。
今日咱们就狠狠对抗磁场, 这一章节里公式数量不多, 然而每一个都是极易让人犯错的存在, 咱们一边交谈一边进行计算, 力求将这似懂非懂的状况彻底弄明白。
一、 磁感应强度B，它不像E那么实在
电场里有电场强度E，磁场里有磁感应强度B。
很多人类比，B不就是磁场里的E嘛？
这是错的！
E属于力的属性, F等于q乘以E, 力的大小和q有关, 力的方向和q没有关系。
然而B并非如此, F为θ。此力不但和q存在关联, 而且和速度v的大小以及方向都有着关系！
粒子以一种躺着飞的状态（v平行B）, 其所受的力是零, 粒子以竖着飞的状态（v垂直B）, 其所受的力是最大。
这如同风（磁场）呀, 倘若你站在那静止不动（v = 0）, 风对于你而言不存在推力；要是你顺着风向前奔跑, 同样没有阻力；唯有当你横着穿越过去, 才能够感受到风力。
二、 左手定则？怎么用？易错点
判断安培力和洛伦兹力方向，全靠左手定则。
伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直……
左手定则
这动作大家都会了，但一做题就乱。为啥？因为正负电荷搞混了！
记住一句话：左手定则，默认伸的是正电荷的手。
如果是电子（负电荷）在飞，你有四个选择：
将电流的方向进行相反的改变, 鉴于I的方向乃是正电荷移动的方向, 电子流出现反向就等同于电流。运用左手去计算出正电荷受力的方向, 之后按照上述左手定则图片解释2的做法进行相反操作。立刻当场选择放弃, 再见了物理学科, 我们不要再有相见的时候。括号内为开个玩笑的表述。
安培力（通电导线受力）
公式：F = θ
这里的θ是B和I（电流）的夹角。
不少情形之下, 题目所给予的乃是“导线和田磁场之间的夹角为30度”, 你可千万别直接进行代入, 得仔细瞧清楚, 那是B与I之间的夹角才行。
典型例题：
有一根导线, 其长度是L等于0.5m, 通过的电流为I等于2A, 放置在磁感应强度为B等于0.1T的匀强磁场里, 导线与B所成夹角是30°求安培力。
将其拆解为: 首先求解, F等于, 等于0.1乘以2, 再乘积0.5, 接着又乘以0.5的结果, 等于0.05N。
这题要是把sin30°漏了高中物理电源图案234范文网，直接乘1，那就番车了。
三、 洛伦兹力：只改方向，不改快慢
这是磁场最难搞，也是最有意思的地方。
公式：f = qvB （当v垂直B时）⊥
重点来了：洛伦兹力永远不做功！
只因为, 它所具备的方向, 始终是垂直于速度v的。力呈现出垂直于位移的状态, 而W等于F与S以及cos90°的乘积, 其结果为0。
因此, 处于磁场之中的带电粒子, 其动能始终不会发生改变, 速度的大小一直保持不变, 而发生变化的仅仅是速度的方向。
1. 匀速圆周运动（v垂直B）⊥
这时候粒子在磁场里转圈圈。
洛伦兹力提供向心力：qvB = mv²/R
化简一下，得到两个极其重要的公式：
半径：R = mv / (qB)
周期：T = 2πm / (qB)
注意看周期T的公式，里面没有速度v，也没有半径R！
这表明, 只要q除以m（荷质比）以及B保持不变, 不管粒子跑得有多快, 转一圈所花费的时间都是一样的。这被称作“磁聚焦”, 它同样是回旋加速器的基本原理。
2. 螺旋运动（v与B夹角θ）
将v进行分解, 得到垂直于B的分量v⊥ , 其等于vsinθ , 还得到平行于B的分量v∥ , 其等于vcosθ。
v⊥让它转圈，v∥让它前进。合起来就是螺旋线。
半径, 它等于, mv 垂直除以, qB, 它又等于, mvsinθ 除以, qB。
螺距, 其值为, h等于, v平行乘以, T, 而T又等于, v乘以, cosθ, 再乘以, 2πm, 除以, qB。
四、 找圆心、定半径：几何关系是“送分题”也是“送命题”
磁场大题，80%的难度在数学几何上。
物理过程很简单：粒子进磁场，转个弯，飞出去。
难的是：给你两个速度方向，让你找圆心。
技巧：
其一, 速度的垂线必然会经过圆心, 其二, 弦的垂直平分线肯定会经过圆心。这是因为洛伦兹力指向圆心, 并且是垂直于速度的。
做题步骤：
① 画出射速度的垂线, 或者画出进出点的连线, 然后做出中垂线, 最后画出入射速度的垂线。
② 两线交点即圆心O。
③ 连接O到粒子轨迹上的点，这就是半径R。
④ 结合三角形这种几何图形, 和四边形这种几何图形, 利用勾股定理, 或利用三角函数, 把R求出来。
⑤把 R = mv / (qB)代入进去, 将你所想要的 v、m、q、B 求解出来。
常见坑：
题目经常给“粒子恰不从磁场中射出”，或者“粒子击中极板”。
这时候的临界条件是：轨迹圆与边界相切。
举例来说, 粒子是从矩形磁场的一边的中点位置射入的, 若要不打到对边, 那么临界情形便是轨迹圆的直径等同于磁场宽度的一半。对于这种题目, 要是图画正确了, 答案便会显现出来；要是图画错误了, 即便公式背诵得再熟练那也是毫无作用的。
五、 质谱仪与回旋加速器：公式的终极应用
质谱仪：
先用电场加速：qU = ½mv² —— ①
随后进入磁场发生偏转, qvB等于mv²除以R, 由此推出R等于mv除以qB——②。
联立①②，消掉v高中物理电源图案，得到：m/q = B²R² / (2U)
这也就是质谱仪将同位素予以分离的原理所在 , 质量呈现出不同的状态 , 打在屏幕之上的位置也会有所不同。
回旋加速器：
前面说了，周期T = 2πm/(qB)。
当交变电场的周期, 等同于粒子处于磁场中的周期时, 粒子便能够持续不断地被加速。
其最大速度为, vm等于qBRm除以m, 其中, Rm是D形盒的最大半径。
最大动能是, Ekm等于½mvm², 而Ekm等于(q²B²Rm²)除以(2m)。
需留意, 若要提升粒子的最终能量, 依靠增加电场电压U是没有作用的！只能增大B, 或者增大D形盒的半径Rm。
回旋加速器的原理
六、最后总结一下本文章
左手定则是, 正电荷运用左手, 对于负电荷则有两种情况, 要么与处理正电荷时反过来操作, 要么当作电流方向相反来处理。洛伦兹力是, 永远不会对物体做功, 仅仅会改变速度的方向。半径公式是, R等于mv与qB相除的结果, 它是解题时的关键桥梁。几何关系是, 通过垂线来寻找圆心, 依据勾股定理求出半径。临界问题是, 要找出相切的情况, 要确定边界的位置。
磁场这般事物, 真切是颇具难度的, 缘由在于其极为抽象, 并且对几何方面的要求颇高。频繁去绘制若干个圆, 多次去计算几道轨迹相关的题目, 那种手感便会随之而来。不用惧怕那个有着诸多曲折的粒子, 它于磁场之中无论怎样飞行, 终究是无法飞出你所绘制的那个圆的！
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