《磁场对运动电荷的作用力 》课件.ppt

3.5磁场对运动电荷的作用力,第三章：磁场,分析:我们已经知道磁场对电流有力的作用，那么磁场对运动电荷有力的作用吗？,复习引入新课：,磁场对电流有力的作用-(安培力FA),电荷的定向移动形成-(电流I),演示：阴极射线在磁场中的偏转,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，轰击玻璃管内气体而发光，可以显示电子束的运动轨迹。,实验现象：在没有外磁场时，电子束沿直线运动，将蹄形磁铁靠近阴极射线管，发现电子束运动轨迹发生了弯曲。,一、磁场对运动电荷的作用力,结论：磁场对运动电荷有作用.,1定义：磁场对运动电荷存在着力的作用，我们把它称做洛仑兹力。,2洛仑兹力与安培力的关系：,作用于通电导线上的安培力就是作用于运动电荷上的洛仑兹力的合力。,微观上：洛仑兹力f(Bq）对象:单个电荷,宏观上：安培力F(BI)对象：整个导线,洛仑兹力,二、洛伦兹力的方向,1、推理：安培力的方向根据左手定则判定，而安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现，因此洛伦兹力的方向也可以用左手定则来判定。,2、洛伦兹力方向的判定-“左手定则”:,“左手定则”:,手心：磁感线垂直穿过（B）,四指方向:正电荷运动方向(V)（电流方向）,大拇指方向:洛仑兹力方向(f),四指所指的是正电荷运动的方向，若为负电荷应使四指指向负电荷运动的反方向。,课堂练习:,1.判断下列粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向,f,f,f,f,2.下列各图中带电粒子刚刚进入磁场，试判断这时粒子所受洛伦兹力的方向,+,+,+,+,+,v,f,v,v,垂直纸面向外,垂直纸面向里,v,v,f,f,v,f,+,v,f=0,f=0,v,3.判断下列各图带电粒子所受的洛伦兹力的方向或带电粒子的带电性,V,f,V,垂直纸面向外,V,f,V,B,垂直纸面向里,4.如图：磁场方向，正电荷的运动方向，电荷所受洛伦兹力的方向两两垂直，则正确的是（）,+,f,V,B,+,V,B,f,+,B,f,V,+,B,f,V,D,ABCD,三、洛伦兹力的大小,例1.有一段长为L的通电导线，横截面积为S，单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电量为q，定向移动的平均速率为v，把这段导线垂直地放入磁感应强度为B的匀强磁场中，求：每个自由电荷受到的洛仑兹力f的大小?,解:导线中的电流:,所受到的安培力:,I=nqsv,F=BIL=BnqsvL,运动电荷的总数:,N=nsL,单个运动电荷所受到的作用力:f=F/N=F/nsL,即:洛伦兹力:f=qvB,1公式:,2适用条件:当vB时f=qvB,当vB时f=0（电荷不受洛仑兹力作用）,3.单位：f（N）q（c）v（m/s）B（T）,洛伦兹力:f洛=qvB,5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,带电粒子做：匀速直线运动,课堂练习:,1.洛仑兹力f的方向总是与v垂直，也与B垂直，即f总是垂直与B和v所决定的平面.,2.因为洛仑兹力f总是与v垂直，所以洛仑兹力一个重要特点就是对带电粒子不做功，它只会改变速度的方向，而不会改变速度的大小.,3洛仑兹力可以充当向心力.,四、洛仑兹力的特点,例2.电子以速率V0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做功B、磁场对电子的作用力始终不变C、电子的动能始终不变D、电子的速度始终不变,AC,解析：带电小球不动，而磁场运动，也可以看作是带电小球相对于磁场沿相反方向运动，故磁场相对于小球运动时，小球同样会受到洛伦兹力的作用。现要使小球从水平面飘起应使小球受到竖直向上的洛伦兹力的作用，其临界条件是洛伦兹力恰好等于重力的大小，即qvB=mg，所以磁场运动的最小速度为mg/qB，由左手定则可知，若磁场不动，小球应向右运动，则当小球不动时，磁场运动方向应为水平向左。,课堂练习,例3.如图所示，一个质量为m，电荷量为q的带正电的小带球停在绝缘水平上，并处在磁感应强度为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场中，若要使小球飘离水平面，则此匀强磁场的最小移动速度为（）,A.mg/qB,水平向右B.mg/qB,水平向左C.mg/qB,垂直纸面向外D.mg/qB,垂直纸面向内,例题：不考虑带粒子的重力，讨论带电粒子能够沿直线通过复合场区域的条件：,思考：1.如果将正电荷换成负电荷还能通过吗？,2.如果是正电荷从右侧射入能通过吗？,当满足Bqv=qE时,带电粒子做匀速直线运动当Bqv=qE不满足时,粒子发生偏转.(若vE/B，则向下偏转)选择速度V=E/B的粒子.,能通过,与粒子带电正负无关.,不能通过,与速度方向有关.,应用：速度选择器,EB相互垂直的电磁场.,电动势E=UH=BbV,内阻r=b/S,.I=/(R+r)=BLvS/(RS+L),应用：磁流体发电机,瑞典斯特哥尔摩的极光,美国阿拉斯加州的极光,北极极光