运动电荷在磁场中受到的力教案(PPT).ppt

运动电荷在磁场中受到的力 知识回顾 磁场对电流的作用 安培力判断下列图中安培力的方向 及大小 I B 若导线的电流为I 磁场强度为B 导线长度L 则所受的安培力为多少 知识回顾 磁场对处于磁场中的电流有力的作用电流是怎样产生的呢 电荷的定向移动产生电流 思考与讨论 磁场对放入其中的电流 垂直 有力的作用 而电流是因为电荷的定向作用移动形成的 那么是不是磁场对运动电荷也有力的作用 实验观察到的现象 1 电子流在磁场中发生了偏转 运动轨迹发生弯曲2 当磁场的方向发生变化时 电子流的弯曲方向也发生了改变结论 1 磁场对运动电荷有力的作用2 磁场对运动电荷力的方向与磁场的方向及电荷的运动方向有关 运动电荷在磁场中所受的力 洛伦兹力 洛伦兹与洛伦兹力 洛伦兹 荷兰物理学家 首先提出磁场对运动电荷有作用力的观点 洛伦兹创立了经典电子论 提出了洛伦兹变换公式 1902年与其学生塞曼共同获得诺贝尔物理学奖 为纪念洛伦兹的卓著功勋 荷兰政府决定从1945年起 把他的生日定为 洛伦兹节 洛伦兹力 Lorentzforce 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 洛伦兹力的方向 伸开左手 磁感线 垂直穿入手心 四指 大拇指 所受洛伦兹力的方向 指向正电荷的运动方向 指向负电荷运动的反向 实验结论 洛伦兹力的方向既跟磁场方向垂直F B 又跟电方荷的运动方向垂直F v 故洛伦兹力的方向总是垂直于磁感线和运动电荷所在的平面 即 F安 Bv平面 思考与讨论 如图所示 若将电荷的运动方向和磁场的方向同时反向 则洛伦兹力的方向是不是也跟着反向 结论 当电荷的运动方向和磁场方向同时反向时 洛伦兹力方向不变 请你分析洛伦兹力和安培力方向的判断方法 找出判断两力方向的共同规律 安培力 伸出左手 让磁感线穿过手心 四指指向电流方向 拇指所指的方向就是安培力的方向 洛伦兹力 伸出左手 让磁感线穿过手心 四指指向正电荷的运动方向 指向负电荷的运动反方向 拇指所指的方向就是安培力的方向 通电导线在磁场中所受的安培力就是洛伦兹力的宏观表现 安培力 大量运动电荷的在磁场中受到的力洛伦兹力 一个运动电荷在磁场中受到的力 思考与讨论 磁场对通电导线能产生安培力的作用 当磁场方向与电流方向垂直时 安培力的大小为F安 BIL 而电流就是电荷的定向移动形成的 那么 磁场对运动电荷所产生的洛伦兹力与安培力有什么关系 洛伦兹力的大小又与什么因素有关 如图所示 设有一段长度为L 横截面积为S的导线 导线单位体积内含有的自由电荷数为n 每个自由电荷的电荷量为q 定向移动速率为v 将这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为B的磁场中 洛伦兹力的大小 安培力为F安 BIL 电流的微观表达式为 设导线中共有N个自由电子N nsL 每个电子受的磁场力为F洛 F安 N 故可得F洛 evB I nesv 条件是v B 洛伦兹力的大小 洛仑兹力的特点 1 洛伦兹力的大小 1 v B F洛 0 2 v B F洛 qvB 3 v与B成 时 F qvBsin v v 1 洛伦兹力的方向 F洛 B F洛 v F洛 vB平面 2 洛伦兹力的效果 洛伦兹力的方向永远与速度垂直 只改变运动电荷速度的方向 不改变运动电荷速度的大小 电荷在电场中一定要受到电场力的作用 运动电荷在磁场中不一定要受到洛伦兹力的作用 电场力F qE 洛伦兹力F qvB 电场力方向与电场方向平行 洛伦兹力方向与磁场方向垂直 电场力对运动的电荷不一定做功 洛伦兹力对运动的电荷一定不做功 思考与讨论 你能指出电场和磁场对电荷作用力的不同吗 1 大小的不同 2 方向的不同 3 作用关系的不同 4 做功的不同 电视显像管的工作原理 电视显像管应用了电子束在磁场中的偏转原理 电子束射向荧光屏就能发光 一束电子束只能使荧光屏上的一个点发光 而通过偏转线圈中磁场的偏转就可以使整个荧光屏发光 宇宙射线 从太阳或其他星体上 时刻都有大量的高能粒子流放出 称为宇宙射线 这些高能粒子流若都到达地球 将对地球上的生物带来危害 但由于地球周围存在磁场 在洛伦兹力的作用下 改变了宇宙射线中带电粒子的运动方向 从而对宇宙射线起了一定的阻挡作用 1 试判断下列运动的带电粒子在磁场中所受洛伦兹力的方向 课堂练习 1 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 垂直纸面向外 垂直纸面向里 FL 0 FL 0 课堂练习 2 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 3 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 课堂练习 5 如图示 一带负电的小滑块从粗糙的斜面顶端滑至底端时的速率为v 若加一个垂直纸面向外的匀强磁场 并保证小滑块能滑至底端 则它滑至底端时的速率将 A 变大B 变小C 不变D 条件不足 无法判断 B 课堂练习 思考与深化 若带电粒子垂直于磁场方向射入匀强磁场中 带电粒子在磁场中将会如何运动 运动电荷在匀强磁场中的运动 知识回顾 若一带电粒子 不计重力 垂直进入到磁场中 则该粒子受到了洛伦兹力的作用 f洛 qvB方向始终与v的方向垂直 洛伦兹力只改变粒子的速度方向 不改变粒子速度大