高二物理磁現(xiàn)象和磁場的知識點(diǎn)詳解
高二物理磁現(xiàn)象和磁場的知識點(diǎn)詳解
高中物理是一門聯(lián)系很廣泛的學(xué)科，在高二的物理學(xué)習(xí)中會學(xué)習(xí)到很多知識點(diǎn)，下面學(xué)習(xí)啦的小編將為大家?guī)黻P(guān)于磁現(xiàn)象和磁場的知識點(diǎn)的介紹，希望能夠幫助到大家。
高二物理磁現(xiàn)象和磁場的知識點(diǎn)
1、磁現(xiàn)象
2、磁場：一種特殊物質(zhì)，對放入其中的磁體具的力的作用，
3、磁感線：為了方便研究磁場假想的曲線
1)磁感線是閉合的曲線，在磁體外部由N極指向S極，內(nèi)部則相反
2)曲線上任一點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)的磁場方向
3)在磁場中任一點(diǎn)小磁針靜止時N極所指方向就是該點(diǎn)磁場方向
4)曲線的疏密程度表示該點(diǎn)磁場的強(qiáng)弱(矢量)，越密越強(qiáng)，所以磁感線不能相交
4、電流周圍的磁場：電流周圍存在磁場，其方向由安培定則判定
安培定則：1)通電直導(dǎo)線：右手握住導(dǎo)線，大姆指指向電流的方向，四指的指向就是周圍磁場的方向
2)通電螺線管：右手握住線圈，四指指向電流的方向，大姆指的指向就是磁場的方向
附：地磁場的NS極和地理NS極方向相反
磁現(xiàn)象簡介：
磁場 磁鐵吸引鐵、鈷、鎳等物質(zhì)的性質(zhì)稱為磁性。磁鐵兩端磁性強(qiáng)的區(qū)域稱為磁極，一端為北極(N極)，一端為南極(S極)。實(shí)驗(yàn)證明，同性磁極相互排斥，異性磁極相互吸引。
什么是磁性?簡單說來，磁性是物質(zhì)放在不均勻的磁場中會受到磁力的作用。在相同的不均勻磁場中，由單位質(zhì)量的物質(zhì)所受到的磁力方向和強(qiáng)度，來確定物質(zhì)磁性的強(qiáng)弱。因?yàn)槿魏挝镔|(zhì)都具有磁性，所以任何物質(zhì)在不均勻磁場中都會受到磁力的作用。
在磁極周圍的空間中真正存在的不是磁力線，而是一種場，我們稱之為磁場。磁性物質(zhì)的相互吸引等就是通過磁場進(jìn)行的。我們知道，物質(zhì)之間存在萬有引力，它是一種引力場。磁場與之類似，是一種布滿磁極周圍空間的場。磁場的強(qiáng)弱可以用假想的磁力線數(shù)量來表示，磁力線密的地方磁場強(qiáng)，磁力線疏的地方磁場弱。單位截面上穿過的磁力線數(shù)目稱為磁通量密度。
運(yùn)動的帶電粒子在磁場中會受到一種稱為洛侖茲(Lorentz)力作用。由同樣帶電粒子在不同磁場中所受到洛侖磁力的大小來確定磁場強(qiáng)度的高低。特斯拉是磁通密度的國際單位制單位。磁通密度是描述磁場的基本物理量，而磁場強(qiáng)度是描述磁場的輔助量。特斯拉(Tesla，N)(1886~1943)是克羅地亞裔美國電機(jī)工程師，曾發(fā)明變壓器和交流電動機(jī)。
物質(zhì)的磁性不但是普遍存在的，而且是多種多樣的，并因此得到廣泛的研究和應(yīng)用。近自我們的身體和周邊的物質(zhì)，遠(yuǎn)至各種星體和星際中的物質(zhì)，微觀世界的原子、原子核和基本粒子，宏觀世界的各種材料，都具有這樣或那樣的磁性。
種類
世界上的物質(zhì)究竟有多少種磁性呢?一般說來，物質(zhì)的磁性可以分為弱磁性和強(qiáng)磁性，再根據(jù)磁性的不同特點(diǎn)，弱磁性又分為抗磁性、順磁性和反鐵磁性，強(qiáng)磁性又分為鐵磁性和亞鐵磁性。這些都是宏觀物質(zhì)的原子中的電子產(chǎn)生的磁性，原子中的原子核也具有磁性，稱為核磁性。但是核磁性只有電子磁性的約千分之一或更低，故一般講物質(zhì)磁性和原子磁性都主要考慮原子中的電子磁性。原子核的磁性很低是由于原子核的質(zhì)量遠(yuǎn)高于電子的質(zhì)量，而且原子核磁性在一定條件下仍有著重要的應(yīng)用，例如現(xiàn)在醫(yī)學(xué)上應(yīng)用的核磁共振成像(也常稱磁共振CT，CT是計算機(jī)化層析成像的英文名詞的縮寫)，便是應(yīng)用氫原子核的磁性。
磁性材料可分為軟磁性材料如鐵和硬 磁性材料 如鋼。
磁現(xiàn)象的本質(zhì)
其實(shí)就是核外的電子作繞核運(yùn)動時，形成了環(huán)繞原子核的電流圈，這個電流圈產(chǎn)生了磁場，原子就具有了磁性。組成物質(zhì)的每個原子都是一個小磁體。一般的物體內(nèi)部無數(shù)個相當(dāng)于小磁體的原子的排列是雜亂無章的，它們的磁性都互相抵消了，所以整個物體不具有磁性。當(dāng)物體內(nèi)部的小磁體(原子)的N、S極首尾相接整齊排列時，物體的兩端就形成了N極和S極，就具有了磁性。物體磁化的過程就是使物質(zhì)內(nèi)部的原子按一定方向排列的過程。
一些物體在磁體或電流的作用下會獲得磁性，這種現(xiàn)象叫做磁化。許多物質(zhì)容易磁化。機(jī)械表磁化后，走時不準(zhǔn);彩電顯像管磁化后，色彩失真，等等。信用卡，銀行卡也帶有磁性。
高二物理漫談熱力學(xué)第二定律的知識點(diǎn)
一、熱力學(xué)第二定律建立的歷史過程
19世紀(jì)初，巴本、紐可門等發(fā)明的蒸汽機(jī)經(jīng)過許多人特別是瓦特的重大改進(jìn)，已廣泛應(yīng)用于工廠、礦山、交通運(yùn)輸，但當(dāng)時人們對蒸汽機(jī)的理論研究還是非常缺乏的。熱力學(xué)第二定律就是在研究如何提高熱機(jī)效率問題的推動下，逐步被發(fā)現(xiàn)的，并用于解決與熱現(xiàn)象有關(guān)的過程進(jìn)行方向的問題。
1824年，法國陸軍工程師卡諾在他發(fā)表的論文論火的動力中提出了著名的卡諾定理，找到了提高熱機(jī)效率的根本途徑。但卡諾在當(dāng)時是采用熱質(zhì)說的錯誤觀點(diǎn)來研究問題的。從1840年到1847年間，在邁爾、焦耳、亥姆霍茲等人的努力下，熱力學(xué)第一定律以及更普遍的能量守恒定律建立起來了。熱動說的正確觀點(diǎn)也普遍為人們所接受。1848年，開爾文爵士(威廉湯姆生)根據(jù)卡諾定理，建立了熱力學(xué)溫標(biāo)(絕對溫標(biāo))。它完全不依賴于任何特殊物質(zhì)的物理特性，從理論上解決了各種經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)不相一致的缺點(diǎn)。這些為熱力學(xué)第二定律的建立準(zhǔn)備了條件。
1850年，克勞修斯從熱動說出發(fā)重新審查了卡諾的工作，考慮到熱傳導(dǎo)總是自發(fā)地將熱量從高溫物體傳給低溫物體這一事實(shí)，得出了熱力學(xué)第二定律的初次表述。后來歷經(jīng)多次簡練和修改，逐漸演變?yōu)楝F(xiàn)行物理教科書中公認(rèn)的克勞修斯表述。與此同時，開爾文也獨(dú)立地從卡諾的工作中得出了熱力學(xué)第二定律的另一種表述，后來演變?yōu)楦珶挼默F(xiàn)行物理教科書中公認(rèn)的開爾文表述。
上述對熱力學(xué)第二定律的兩種表述是等價的，由一種表述的正確性完全可以推導(dǎo)出另一種表述的正確性。
二、熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)
1.可逆過程與不可逆過程
一個熱力學(xué)系統(tǒng)，從某一狀態(tài)出發(fā)，經(jīng)過某一過程達(dá)到另一狀態(tài)。若存在另一過程，能使系統(tǒng)與外界完全復(fù)原(即系統(tǒng)回到原來的狀態(tài)，同時消除了原來過程對外界的一切影響)，則原來的過程稱為可逆過程。反之，如果用任何方法都不可能使系統(tǒng)和外界完全復(fù)原，則稱之為不可逆過程。
可逆過程是一種理想化的抽象，嚴(yán)格來講現(xiàn)實(shí)中并不存在(但它在理論上、計算上有著重要意義)。大量事實(shí)告訴我們：與熱現(xiàn)象有關(guān)的實(shí)際宏觀過程都是不可逆過程。
2.對于開氏與克氏的兩種表述的分析
克氏表述指出：熱傳導(dǎo)過程是不可逆的。開氏表述指出：功變熱(確切地說，是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能)的過程是不可逆的。
兩種表述其實(shí)質(zhì)就是分別挑選了一種典型的不可逆過程，指出它所產(chǎn)生的效果不論用什么方法也不可能使系統(tǒng)完全恢復(fù)原狀，而不引起其他變化。
請注意加著重號的語句：而不引起其他變化。比如，制冷機(jī)(如電冰箱)可以將熱量Q由低溫T2處(冰箱內(nèi))向高溫T1處(冰箱外的外界)傳遞，但此時外界對制冷機(jī)做了電功W而引起了變化，并且高溫物體也多吸收了熱量Q(這是電能轉(zhuǎn)化而來的)。這與克氏表述并不矛盾。
3.不可逆過程的幾個典型例子
例1(理想氣體向真空自由膨脹) 如圖1所示，容器被中間的隔板分為體積相等的兩部分：A部分盛有理想氣體，B部分為真空。現(xiàn)抽掉隔板，則氣體就會自由膨脹而充滿整個容器。
例2(兩種理想氣體的擴(kuò)散混合) 如圖2所示，兩種理想氣體C和D被隔板隔開，具有相同的溫度和壓強(qiáng)。當(dāng)中間的隔板抽去后，兩種氣體發(fā)生擴(kuò)散而混合。
例3 焦耳的熱功當(dāng)量實(shí)驗(yàn)。
這是一個不可逆過程。在實(shí)驗(yàn)中，重物下降帶動葉片轉(zhuǎn)動而對水做功，使水的內(nèi)能增加。但是，我們不可能造出這樣一個機(jī)器：在其循環(huán)動作中把一重物升高而同時使水冷卻而不引起外界變化。由此即可得熱力學(xué)第二定律的普朗克表述。
再如焦耳-湯姆生(開爾文)多孔塞實(shí)驗(yàn)中的節(jié)流過程和各種爆炸過程等都是不可逆過程。
4.熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)
對上面所列舉的不可逆過程以及自然界中其他不可逆過程，我們完全能夠由某一過程的不可逆性證明出另一過程的不可逆性，即自然界中的各種不可逆過程都是互相關(guān)聯(lián)的。我們可以選取任一個不可逆過程作為表述熱力學(xué)第二定律的基礎(chǔ)。因此，熱力學(xué)第二定律就可以有多種不同的表達(dá)方式。
但不論具體的表達(dá)方式如何，熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)在于指出：一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的實(shí)際宏觀過程都是不可逆的，并指出這些過程自發(fā)進(jìn)行的方向。
三、熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計意義
熱現(xiàn)象是與大量分子無規(guī)則熱運(yùn)動相聯(lián)系的。我們以上述不可逆過程(如例1中理想氣體的真空自由膨脹)為例，來簡單說明熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計意義。
如圖1所示，拉開隔板后，A部分的理想氣體將進(jìn)入B(原為真空)中，從而充滿A、B整個空間。這個過程是不可逆的，我們從沒有見過這種現(xiàn)象：氣體自動地由整個容器收縮到A部分，而使B部分成為真空。這是為什么呢?
設(shè)容器中有1個分子，它退回到A部分的幾率為1/2;設(shè)容器中有2個分子，它們?nèi)客嘶氐紸部分的幾率為1/22=1/4;設(shè)容器中有3個分子，它們?nèi)客嘶谹部分的幾率為1/23=1/8;設(shè)容器中有1mol某種理想氣體(約6.021023個分子)。打一個有
趣的比喻：假若從動物園中逃出一只黑猩猩，溜進(jìn)了計算機(jī)室，用爪子在鍵盤上亂按。而將打印出的紙張按順序裝訂，恰巧是一部數(shù)百萬字的巨著大英百科全書。上述幾率比這個笑話的幾率還要小得不可比擬。
通過對上述簡單例子的分析，事實(shí)上是有一般意義的，即熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計意義是：一個不受外界影響的孤立系統(tǒng)，其內(nèi)部發(fā)生的過程，總是由幾率小的狀態(tài)向幾率大的狀態(tài)進(jìn)行，由包含微觀狀態(tài)數(shù)目少的宏觀狀態(tài)向包含微觀狀態(tài)數(shù)目多的宏觀狀態(tài)進(jìn)行。
四、熱力學(xué)第二定律的適用范圍
(1)熱力學(xué)第二定律是宏觀規(guī)律，對少量分子組成的微觀系統(tǒng)是不適用的。
(2)熱力學(xué)第二定律適用于絕熱系統(tǒng)或孤立系統(tǒng)，對于生命體(開放系統(tǒng))是不適用的。早在1851年開爾文在敘述熱力學(xué)第二定律時，就曾特別指明動物體并不像一架熱機(jī)一樣工作，熱力學(xué)第二定律只適用于無生命物質(zhì)。
(3)熱力學(xué)第二定律是建筑在有限的空間和時間所觀察到的現(xiàn)象上，不能被外推應(yīng)用于整個宇宙。19世紀(jì)后半期，有些科學(xué)家錯誤地把熱力學(xué)第二定律應(yīng)用到無限的、開放的宇宙，提出了所謂熱寂說。他們聲稱：將來總有一天，全宇宙都是要達(dá)到熱平衡，一切變化都將停止，從而宇宙也將死亡。要使宇宙從平衡狀態(tài)重新活動起來，只有靠外力的推動才行。這就會為上帝創(chuàng)造世界等唯心主義提供了所謂科學(xué)依據(jù)。
熱寂說的荒謬，在于把無限的、開放的宇宙當(dāng)做熱力學(xué)中所說的孤立系統(tǒng)。熱力學(xué)中的孤立系統(tǒng)與無所不包、完全沒有外界存在的整個宇宙是根本不同的。事實(shí)上，科學(xué)后來的發(fā)展已經(jīng)提供了許多事實(shí)，證明宇宙演變的過程不遵守?zé)崃W(xué)第二定律。正如恩格斯在《自然辯證法》中指出了熱寂說的謬誤。他根據(jù)物質(zhì)運(yùn)動不滅的原理，深刻地指出：放射到太空中去的熱一定有可能通過某種途徑指明這一途徑，將是以后自然科學(xué)的課題轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪贿\(yùn)動形式，在這種運(yùn)動形式中，它能重新集結(jié)和活動起來。熱力學(xué)第二定律和熱力學(xué)第一定律一樣，是實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，它的正確性是由它的一切推論都為實(shí)踐所證實(shí)而得到肯定的。
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