安培力与洛伦兹力.ppt

欢迎各位领导、老师 光临指导！ 欢迎各位领导、老师 光临指导！ 虞城县第一高级中学 祝平原 复习回忆 1、电流在磁场中受安培力大小的公式如何？ 公式适用的条件是什么？ 2、安培力的方向如何？应如何判断？ 安培力大小：F = BIL 适用条件：电流方向和磁场方 向垂直。 安培力的方向与磁场方向垂 直，与电流方向垂直；应用左 手定则判断。 电流是电荷的定向移动形成的，磁 场对电流能产生力的作用， 那么，运动电荷在磁场中是否也同 样受到力的作用呢？ 问题 课题： 磁场对运动电荷的作用力 课件教师：祝平原 阴极 阳极 狭缝 荧光屏 电子束 洛伦兹力 N S S N 实验结果 (1).在没有外磁场时,电子沿 直线前进,表明运动的电荷没有 受到力的作用. (2).当有外磁场时,电子束运 动的轨迹发生弯曲,表明运动电 荷受到磁场的作用力. 洛伦兹力 1.洛伦兹力定义：磁场对电荷的作用力。 2.验证： 精密实验结论 1、运动电荷在磁场中受力的作用“洛伦 兹力”。（注：VB 时运动电荷不受力 ） 2、所受洛伦兹力的方向与磁场方向垂直，与 运动方向也垂直；且遵守“左手定则” “平伸左手，拇四垂直，磁感线垂直穿入 手心，让四指指向正电荷运动方向，拇指 所指为洛伦兹力的方向。” 3、由以上内容可以看出安培力和洛伦兹力 的关系安培力是洛伦力的宏观表 现； 或者说：安培力是大量运动电荷所受洛 伦兹力的合力。 巩固练习： 1、请标出下列各图中带电粒子的洛伦兹力方向 V B +q V B q V B q B V q A B C D F F 不受力垂直纸面向外 B V B方向向上或向下 2、请标出下列各图中粒子所处的磁场方向或粒 子的电性或粒子运动方向。 q F V FF q B B q V A B C D 不受力 V q 洛伦兹力的大小： 设有一段长为 L ，截面积为 S 的导体，通以电流强度为 I 的电流放入磁场中，导体与匀强磁场的方向垂直，磁 感强度为 B ，导体单位体积内有 n 个自由电荷，电量为 q ，定向移动速率为 V 。 导体所受的安培力为： F安 = B I L 导体中的电流有： I = nqVS 安培力与每一个运动电荷受洛伦兹力的关系： F安 = LSnF洛 对上面三式进行处理得： F洛 = BVq 结论：运动电荷在磁场中垂直于磁场运动所受 的洛伦兹力大小与磁感强度、电荷速度 、电荷电量均成正比。 根据所学知识进行分析思考并论述 ： 1、洛伦兹力在电荷运动中的做功情况？ 2、洛伦兹力在带电物体运动中对运动状态的影 响如何？ 洛伦兹力由于总与电荷运动方向垂直，所以洛 伦兹力不做功。这一点与安培力不同，请同学 们理解、牢记。 由于洛伦兹力不做功，所以在带电物体的运动 中，洛伦兹力不影响物体的速率，只改变物体 运动的方向。 知识梳理 ： 1、运动电荷在速度与磁场方向不平行时受磁场的 作用力洛伦兹力F 2、通电导线在磁场中所受的安培力是形成电流的 运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现。 3、洛伦兹力的方向垂直于磁场方向，垂直于运动 方向，遵守左手定则。（洛伦兹力不做功） 4、洛伦兹力的大小： F = BVq 5、洛伦兹力的大小和方向都与磁场的B及运动速 度V有瞬时对应关系。 思考与讨论 1、如果带电粒子射入匀强磁场时,初速 度方向与磁场方向垂直,粒子仅在洛伦 兹力的作用下将作什么运动? +q v -q v 一、带电粒子在匀强磁场中的运动 2、沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒 子，在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹 力提供做向心力，只改变速度的方向，不改 变速度的大小。 1、带电微观粒子的质量很小，在磁场中运动 受到洛伦兹力远大于它的重力，因此可以把 重力忽略不计，认为只受洛伦兹力作用。 2、圆周运动的半径 3、圆周运动的周期 例题分析： 1、如图所示，场强为E的匀强电场和磁感强度为B的匀 强磁场相互正交，一个质子以速度V0并跟E、B都垂 直的方向从A点射入，质子质量为m，电量为e，当 质子运动到C点时，偏离射入方向的距离为d，则质 子在C点的速率为多大 EB A C d ？ 2、质量为m电量为q的小物块放在斜面上，斜面倾角为， 物块与斜面间摩擦系数为 ，设整个斜面置于磁感应强度为B 的匀强磁场中，如图所示，斜面足够长，物块向下滑动能达 到的最大速度是多少 G N F f 例题分析： ？ 课堂练习： 1、在一个长直螺线管中能入方向周期性变化的电流，然 后沿螺线管中心轴线射入一个电子，电子在管内所作 的运动将是 （ ） A、匀速直线运动 B、匀速圆周运动 C、往复运动 D、螺旋运动 2、从东向西运动的电子，由于受到地球磁场的作用，将 会偏向 （ ） A、南方 B、北方 C、上方 D、下方 3、磁场对通电导线的作用力，实质上是磁场对导线中 作用力的宏观表现。所以，洛伦兹力是 对 的作用力。 A C 运 动电荷磁场 运动电荷 4、（1992年高考题）如图中虚线所围的区域内，存在电 场强度为E的匀强电场和磁感强度为B的匀强磁场。 已知从左侧水平射入的电子，穿过这一区域未发生 偏转。设电子重力不计，则这个区域内的E和B的方 向可能是 （ ） A、E和B都沿水平方向，并与电子运动方向相同 B、E和B都沿水平方向，并与电子运动方向相反 C、E竖直向上，B垂直纸面向外 D、E竖直向上，B垂直纸面向里 v E B AB 课堂练习 作业； 1、整理本节课的知识内容； 2、完成课本上的练习题。 解：处理物体运动问题，要从受力分析入手， 质子在运动过程中受两个力作用，电场力和洛 伦兹力，由力的性质知，质子运动轨迹非常复 杂，所以只能用动能定理解。洛伦兹力不做功 ，所以吸电场力做功。 由动能定理得：eEd=mVt2/2mV02/2 解得： 2eEdmV02 m Vt= 物块开始下滑时速度不断增大，由 F = qvB 可知，F增大，而摩擦力f = （mgcos +F） 也增大，故合力F合 = mgsinf 在不断减小。 分析解答：物块下滑时的受力情况如图所示。 当F合= 0时，加速度a = 0，物块速度达到最大 ，此后物块便作匀速直线运动。所以速度达到 最大的条件是F合 = 0 即有： mgsin（mgcosF）= 0 又有： Fm = qVmB 联解得