2、磁場的方向　 磁感線

(1)磁場的方向：物理學(xué)規(guī)定，在磁場中的任一點(diǎn)，小磁針北極受力的方向，亦即小磁針靜止時(shí)北極所指的方向，就是該點(diǎn)的磁場方向。

(2)磁感線：

①磁感線所謂磁感線，是在磁場中畫出的一些有方向的曲線，在這些曲線上，每一點(diǎn)的切線方向都在該點(diǎn)的磁場方向上。

②磁感線的可以用實(shí)驗(yàn)來模擬

　(3)幾種典型磁體周圍的磁感線分布

①條形磁鐵磁場的磁感線

②條形磁鐵磁場的磁感線

③直線電流磁場的磁感線

直線電流磁場的磁感線是一些以導(dǎo)線上各點(diǎn)為圓心的同心圓，這些同心圓都在跟導(dǎo)線垂直的平面上。

直線電流的方向和磁感線方向之間的關(guān)系可用安培定則(也叫右手螺旋定則)來判定：用右手握住導(dǎo)線，讓伸直的大拇指所指的方向跟電流的方向一致，彎曲的四指所指的方向就是磁感線的環(huán)繞方向。

④環(huán)形電流磁場的磁感線　　　　　　　　

環(huán)形電流磁場的磁感線是一些圍繞環(huán)形導(dǎo)線的閉合曲線。在環(huán)形導(dǎo)線的中心軸線上，磁感線和環(huán)形導(dǎo)線的平面垂直。

環(huán)形電流的方向跟中心軸線上的磁感線方向之間的關(guān)系也可以用安培定則來判定：讓右手彎曲的四指和和環(huán)形電流的方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是環(huán)形導(dǎo)線中心軸線上磁感線的方向。

⑤通電螺線管磁場的磁感線

通電螺線管外部的磁感線和條形磁鐵外部的磁感線相似，一端相當(dāng)于南極，一端相當(dāng)于北極。

通電螺線管內(nèi)部的磁感線和螺線管的軸線平行，方向由南極指向北極，并和外部的磁感線連接，形成一些環(huán)繞電流的閉合曲線。通電螺線管內(nèi)部的磁場比兩極處的磁場更強(qiáng)。

通電螺線管的電流方向和它的磁感線方向之間的關(guān)系，也可用安培定則來判定：用右手握住螺線管，讓彎曲四指所指的方向和電流的方向一致，大拇指所指的方向就是螺線管內(nèi)部磁感線的方向。也就是說，大拇指指向通電螺線管的北極。

(4)磁感線的物理意義

①磁感線上任意一點(diǎn)的切線方向表示該位置的磁場方向，亦即小磁針在該位置時(shí)N極的受力方向，或小磁針在該位置靜止時(shí)N極的指向。

②磁感線的疏密程度表示磁場的強(qiáng)弱。磁感線密集處磁場強(qiáng)，稀疏處磁場弱。

(5)磁感線的特點(diǎn)

①磁感線為閉合曲線，無起點(diǎn)和終點(diǎn)。在磁體的外部磁感線由N極發(fā)出，回到S極。在磁體的內(nèi)部磁感線則由S極指向N極。

②在穩(wěn)定的磁場中，某一點(diǎn)只有惟一確定的磁場方向，所以兩條磁感線不能相交。

③磁感線也不相切。若磁感線相切，則切點(diǎn)處的磁場將趨近于無窮大，這是不可能的。

1、磁場

(1)磁場的來源

①磁體的周圍存在磁場

②電流的周圍存在磁場：丹麥物理學(xué)家奧斯特首先發(fā)現(xiàn)電流周圍也存在著磁場。

把一條導(dǎo)線平行地放在小磁針的上方，給導(dǎo)線中通入電流。當(dāng)導(dǎo)線中通入電流，導(dǎo)線下方的小磁針發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。

(2)磁體與電流間的相互作用通過磁場來完成

(3)磁場

①磁場：磁體和電流周圍，運(yùn)動(dòng)電荷周圍存在的一種特殊物質(zhì)，叫磁場。

②磁場的基本性質(zhì)：對(duì)處于其中的磁極或電流有力的作用。

③磁場的物質(zhì)性：雖然磁場看不見摸不著，對(duì)于我們初學(xué)者感到很抽象，其實(shí)磁場和電場一樣是客觀存在的，是物質(zhì)存在的一種特殊形式。

26、電波的接收

(1)電諧振

接收電磁波時(shí)，首先要從諸多的電磁波中把我們需要的選出來，通常叫做選臺(tái)。這就要設(shè)法使我們需要的電磁波在接收天線中激起的感應(yīng)電流最強(qiáng)。在無線電技術(shù)里，是利用電諧振來達(dá)到這個(gè)目的的。當(dāng)接收電路的固有頻率跟接收到的電磁波的頻率相同時(shí)，接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強(qiáng)．這種現(xiàn)象叫做電諧振，相當(dāng)于機(jī)械振動(dòng)中的共振。

當(dāng)接收電路的固有頻率跟接收到的電磁波的頻率相同時(shí)，接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強(qiáng)，這種現(xiàn)象叫電諧振。

(2)調(diào)諧和調(diào)諧電路

使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程叫做調(diào)諧，能夠調(diào)諧的接收電路叫做調(diào)諧電路。

　(3)檢波和檢波電路

由調(diào)諧電路接收到的感應(yīng)電流，是經(jīng)過調(diào)制的高頻振蕩電流，還不能使我們直接感受到所需要的信號(hào)。例如在收音機(jī)中，這種高頻振蕩電流不能使耳機(jī)或揚(yáng)聲器的振動(dòng)片振動(dòng)發(fā)聲。要聽到聲音，必須從高頻振蕩電流中“檢”出聲音信號(hào)，使揚(yáng)聲器(或耳機(jī))中的動(dòng)片隨聲音信號(hào)振動(dòng)。

從接收到的高頻振蕩中“檢”出所攜帶的信號(hào)，叫做檢波。檢波是調(diào)制的逆過程，因此也叫解調(diào)。

右圖中L₂、D、C₂和耳機(jī)共同組成檢波電路。

檢波之后的信號(hào)再經(jīng)過放大、重現(xiàn)，我們就可以聽到或看到了。

現(xiàn)在移動(dòng)電話的使用十分普遍、無繩電話、尋呼機(jī)也走入人們的生活，這些都是借助電磁波來傳遞信息的。

例題：調(diào)諧電路中可變電容器的動(dòng)片從完全旋入到完全旋出仍接收不到某較高頻率電臺(tái)發(fā)出的電信號(hào)，要收到該電臺(tái)的信號(hào)，應(yīng)該怎么辦？C

A．增加調(diào)諧電路線圈的匝數(shù)　　　　　　　　　　　　　 B．加大電源電壓

C．減少調(diào)諧電路線圈的匝數(shù)　　　　　　　　　　　　　 D．減小電源電壓

例題： 電子感應(yīng)加速器是利用變化磁場產(chǎn)生的電場來加速電子的。在圓形磁鐵的兩極之間有一環(huán)形真空室，用交變電流勵(lì)磁的電磁鐵在兩極間產(chǎn)生交變磁場，從而在環(huán)形室內(nèi)產(chǎn)生很強(qiáng)的電場，使電子加速。被加速的電子同時(shí)在洛倫茲力的作用下沿圓形軌道運(yùn)動(dòng)。設(shè)法把高能電子引入靶室，能使其進(jìn)一步加速。在一個(gè)半徑為r=0.84m的電子感應(yīng)加速器中，電子在被加速的4.2ms內(nèi)獲得的能量為120MeV。這期間電子軌道內(nèi)的高頻交變磁場是線性變化的，磁通量從零增到1.8Wb，求電子共繞行了多少周？

解：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，環(huán)形室內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢為E== 429V，設(shè)電子在加速器中繞行了N周，則電場力做功NeE應(yīng)該等于電子的動(dòng)能E_K，所以有N= E_K/Ee，帶入數(shù)據(jù)可得N=2.8×10⁵周�！�

例題：如圖所示，半徑為 r 且水平放置的光滑絕緣的環(huán)形管道內(nèi)，有一個(gè)電荷量為 e，質(zhì)量為 m 的電子。此裝置放在勻強(qiáng)磁場中，其磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的關(guān)系式為 B=B₀+kt(k>0)。根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，均勻變化的磁場將產(chǎn)生穩(wěn)定的電場，該感應(yīng)電場對(duì)電子將有沿圓環(huán)切線方向的作用力，使其得到加速。設(shè)t=0時(shí)刻電子的初速度大小為v₀，方向順時(shí)針，從此開始后運(yùn)動(dòng)一周后的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B₁，則此時(shí)電子的速度大小為　

A.　 B.　　 C.　　 D.

解：感應(yīng)電動(dòng)勢為E=kπr²，電場方向逆時(shí)針，電場力對(duì)電子做正功。在轉(zhuǎn)動(dòng)一圈過程中對(duì)電子用動(dòng)能定理：，B正確；由半徑公式知，A也正確，答案為AB。

例題：如圖所示，平行板電容器和電池組相連。用絕緣工具將電容器兩板間的距離逐漸增大的過程中，關(guān)于電容器兩極板間的電場和磁場，下列說法中正確的是

　　 A.兩極板間的電壓和場強(qiáng)都將逐漸減小　　

　　 B.兩極板間的電壓不變，場強(qiáng)逐漸減小

　　 C.兩極板間將產(chǎn)生順時(shí)針方向的磁場

D.兩極板間將產(chǎn)生逆時(shí)針方向的磁場

解：由于極板和電源保持連接，因此兩極板間電壓不變。兩極板間距離增大，因此場強(qiáng)E=U/d將減小。由于電容器帶電量Q=UC，d增大時(shí)，電容C減小，因此電容器帶電量減小，即電容器放電。放電電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針。在引線周圍的磁場方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，因此在兩極板間的磁場方向也是逆時(shí)針方向。選BD。

24、無線電波的分段

(1)無線電波：無線電技術(shù)中使用的電磁波叫做無線電波。

(2)無線電波的分段

無線電波的波長從幾毫米到幾十千米。通常根據(jù)波長或頻率把無線電波分成幾個(gè)波段，如下表所示：

25無線電波的發(fā)射

在無線電波的發(fā)射過程中，需要將被傳遞的信號(hào)如聲音、圖象等信號(hào)附加到高頻振蕩信號(hào)上向外發(fā)射出去，下面就學(xué)習(xí)無線電波的發(fā)射。

(1)發(fā)射電路

實(shí)際應(yīng)用中的開放電路，線圈下部用導(dǎo)線接地，這條導(dǎo)線叫做地線；線圈上部接到比較高的導(dǎo)線上，這條導(dǎo)線叫做天線(圖示右部)。

無線電波就由這樣的開放電路發(fā)射出去。電視發(fā)射塔建得很高，是為了使無線電波發(fā)射得較遠(yuǎn)。

在實(shí)際發(fā)射無線電波的裝置中，在上面所說的開放電路旁還需加一個(gè)振蕩器電路與之耦合(圖示左部)。LC振蕩器電路產(chǎn)生的高頻振蕩電流通過L₂與L₁的互感作用，使L₁也產(chǎn)生同頻率的振蕩電流，振蕩電流在開放電路中激發(fā)出無線電波，向四周發(fā)射。

(2)調(diào)制

①調(diào)制：要傳遞的信號(hào)附加到高頻等幅振蕩電流上的過程叫調(diào)制。

②調(diào)制的兩種方式：制分調(diào)幅和調(diào)頻兩種方式。

a．調(diào)幅

使高頻振蕩的振幅隨信號(hào)而改變叫做調(diào)幅。

調(diào)幅廣播(AM)一般使用中波和短波的波段。

b．調(diào)頻

使高頻振蕩的頻率隨信號(hào)而改變叫做調(diào)頻。

調(diào)頻廣播(FM)和電視廣播都采用調(diào)頻的方法來調(diào)制，通常使用微波中的甚高頻(VHF)和超高頻(UHF)波段。

23、電磁波與機(jī)械波的比較

(1)電磁波與機(jī)械波有本質(zhì)的不同

前者是電磁現(xiàn)象，后者是力學(xué)現(xiàn)象。機(jī)械波傳播需要介質(zhì)，電磁波在真空中也可以傳播。

(2)二者具有波動(dòng)的共性

機(jī)械波是位移這個(gè)物理量隨時(shí)間和空間做周期性的變化，電磁波則是E和B這兩個(gè)物理量隨時(shí)間和空間做周期性的變化。二者都能產(chǎn)生反射、折射、衍射和干涉等現(xiàn)象。

22、電磁波的特點(diǎn)

(1)電磁波中的電場和磁場互相垂直，并且都與波的傳播方向垂直，即電磁波是橫波。

(2)三個(gè)特征量的關(guān)系

v＝λ/T＝λf

(3)電磁波可以在真空中傳播，向周圍空間傳播電磁能，在傳播過程中，電磁波能發(fā)生反射、折射、干涉和衍射。

21、電磁波的產(chǎn)生

(1)電磁波：電磁場由近及遠(yuǎn)地傳播，就形成電磁波。

(2)發(fā)射電磁波的條件

第一，要有足夠高的振蕩頻率。

第二，振蕩電路的電場和磁場必須分散到盡可能大的空間，才能有效地把電磁場的能量傳播出去。

20、電磁場

(1)麥克斯韋的電磁場理論

①變化的磁場產(chǎn)生電場；

②變化的電場產(chǎn)生磁場。

(2)電磁場

變化的電場和磁場總是相互聯(lián)系的，形成一個(gè)不可分離的統(tǒng)一的場，這就是電磁場。

19、變化的電場產(chǎn)生磁場

(1)變化的電場產(chǎn)生磁場。

(2)均勻變化的電場將產(chǎn)生恒定的磁場。周期性變化的電場將產(chǎn)生同頻率周期性變化的磁場。

18、變化的磁場產(chǎn)生電場

(1)變化的磁場產(chǎn)生電場。

(2)均勻變化的磁場將產(chǎn)生恒定的電場，周期性變化的磁場將產(chǎn)生同頻率周期性變化的電場。