运动电荷在磁场中受到的力(自用修改版).ppt

3.5运动电荷在磁场中受到的力,复习,前面我们学习了磁场对电流的作用力，下面思考两个问题： 1.如图判定安培力的方向,复习,若已知B=4.010-2 T，导线长L=10 cm，I=1 A.求：导线所受的安培力大小？,解：F=BIL=410-2 T1 A0.1 m =410-3 N,复习,2.什么是电流？,电荷的定向移动形成电流.,磁场对通电导线有力的作用，电流是由 电荷的定向移动形成的，这个力可能是作用 在运动电荷上的，而安培力是作用在运动电 荷上的力的宏观表现.,磁场对电荷有力的作用吗？,从宇宙深处射来的带电粒子为什么只在南北两极形成神秘莫测的极光？,思考与讨论,生活中的现象,太阳喷射出的带电粒子（称太阳风）受地球磁场的作用而进入地球的两极地区，轰击高层大气气体使其电离的彩色发光现象称为极光,思考与讨论,电视机的内部显像管中，电子枪射出的是一束细细的电子束，为什么整个屏幕都能发光？若在电视机附近放置一个很强的磁铁，电视画面将会出现颜色失真的现象，这又是为什么？,阴极射线管,若在阴阳两极间加上一高电压，阴极中的炽热的金属丝发射出的电子束，将在荧光屏上激发出荧光。,演示实验,实验现象：没有加磁场时，电子束直线前进；加了磁场后，电子束的运动径迹发生弯曲。,实验探究,电子射线管的原理： 从阴极发射出来电子，在阴阳两极间的高压作用下，使电子加速，形成电子束，撞击玻璃管里的稀薄气体分子，发生电离,看到了辉光,从而显示电子束的运动轨迹。,实验探究,实验现象： 在没有外磁场时，电子束沿直线运动，将磁铁靠近阴极射线管，发现电子束运动轨迹发生了弯曲。,结论：磁场对运动电荷有力的 作用。,洛伦兹力(Lorentz force),1、定义：运动电荷在磁场中受到的作用力，叫洛伦兹力。,2、洛伦兹力的方向：,左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直且处于同一平面内，把手放入磁场中，让磁感线从掌心进入，四指指向电流方向，那么大拇指所指的方向就是运动电荷所受的洛伦兹力方向 （1）对于正电荷四指指向电流方向即指向正电荷的运动方向 （2）对于负电荷四指指向电流方向即指向负电荷运动的反方向,洛伦兹力方向判定方法：,1、判断下列粒子在磁场中所受洛伦兹力的方向, ,+,v,60, ,+,v,v,v,45,-,1,2,3,4,B,B,B,B,F,F,垂直纸面向里,不受力,训练,-,思考：洛伦兹力的大小,安培力是洛伦兹力的宏观表现。 电荷定向移动行成电流。,洛伦兹力大小可能会与哪些因素有关?,当电荷运动方向跟磁场方向垂直时洛伦兹力的大小跟三个因素相关:,1.磁感应强度B 2.电荷量q 3.电荷运动快慢v,设有一段长为L，横截面积为S的直导线，单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，自由电荷定向移动的速率为v。这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中，求 （1）通电导线中的电流 （2）通电导线所受的安培力 （3）这段导线内的自由电荷数 （4）每个电荷所受的洛伦兹力,洛伦兹力大小,导线中的电流强度 I =,导线中的电荷的总个数为 N =,每个电荷受力为,nqSv,nSL,导线受安培力为 F安 =,BIL=BnqSvL,洛伦兹力大小,F洛=qVB ( VB ）,F洛= 0 ( VB ）,当V与B成一角度时,F洛=qVBsin,洛伦兹力大小,B,v,F,V2,V1,课堂训练,电子的速率v=3106 m/s，垂直射入B=0.10 T的匀强磁场中，它受到的洛伦兹力是多大？,F洛=qvB =1.6010-1931060.10 =4.810-14 N,解：由题意知v垂直B,由洛伦兹力公式得：,小 结,1、洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力 安培力是洛伦兹力的宏观表现 2、洛伦兹力的方向：左手定则 洛伦兹力始终与带电粒子速度方向 垂直 、与磁感应强度方向垂直 。 3、洛伦兹力大小： F洛=qVBsin VB F洛=qVB VB F洛= 0,F v F B,思考与讨论,（1）洛伦兹力方向与带电粒子的运动方向有什么关系？ 洛伦兹力方向始终与带电粒子运动方向垂直 （2）洛伦兹力对带电粒子运动的速度有什么影响？ 只改变粒子速度的方向，不改变粒子速度的大小 （3）洛伦兹力对带电粒子做的功是多少？ 由于洛伦兹力方向始终与带电粒子运动方向垂直， 所以洛伦兹力对运动电荷不做功,F v F B,1、带电量为q的粒子，在匀强磁场中运动，下面说法正确的是（ ） A、只要速度大小相同，所受的洛伦兹力就相同 B、如果把q改为q，且速度反向大小不变，则所受的洛伦兹力大小、方向均不变 C、只要带电粒子在磁场中运动，就一定受洛伦兹力作用 D、带电粒子受洛伦兹力小，则该磁场的磁感应强度小,B,课堂练习,课堂训练,2.电子以初速度V垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中,则 ( ) A.磁场对电子的作用力始终不变. B.磁场对电子的作用力始终不做功 C.电子的速度始终不变. D. 电子的动能始终不变,BD,3.关于带电粒子所受洛仑兹力F、磁感应强度B和粒子速度v三者之间的关系，下列说法中正确的是（ ） A、F、B、v三者必定均相互垂直 B、F必定垂直于B、v，但B不一定垂直v C、B必定垂直于F，但F不一定垂直于v D、v必定垂直于F，但F不一定垂直于B,拓展延伸,4.当一带正电q的粒子以速度v沿螺线管中轴线进入该通电螺线管，若不计重力，则 （ ） A带电粒子速度大小改变； B带电粒子速度方向改变； C带电粒子速度大小不变； D带电粒子速度方向不变。,CD,5.电子以4106m/s的速率垂直 射入磁感应强度为0.5T的匀强磁场中，受到的洛伦兹力为 N，如果电子射入磁场时的速度v与B的方向间的夹角是30，则电子所受的洛伦兹力为 N,1.610-13,3.210-13,6.质量m=0.110-3kg的小物块，带有电量为 q=510-4C的正电荷，放在斜面上，斜面的倾角=30，物块与斜面间的动摩擦因数=0.4。设整个斜面放在匀强磁场中，B=0.5T，方向如图，若斜面足够长，问： （1）物块下滑时，能达到的最大速率为多少？ （2）如果将磁场反向， 其他条件不变，物块 下滑时将发生什么 情况？,应用：电视显