四、磁场对运动电荷的作用

磁场对运动电荷作用力 一 磁场对运动电荷的作用力 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 轰击到长条形的荧光屏上激发出荧光 可以显示电子束的运动轨迹 一 磁场对运动电荷的作用力 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 运动电荷在磁场中受到的作用力叫做洛伦兹力 安培力是洛伦兹力的宏观表现 荷兰物理学家洛伦兹 Lorentz 1853 1928 洛伦兹力F与v B三者间的方向关系 B 二 洛伦兹力的方向 左手定则 四指指向与形成的电流方向一致 即与正电荷运动方向相同 与负电荷运动方向相反 课堂训练 q 竖直向上 竖直向上 垂直纸面向内 垂直纸面向外 1 判断下列粒子进入磁场时所受的洛伦兹力的方向 推导 洛伦兹力的公式 三 洛伦兹力大小 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 F洛 qVB V B F洛 0 V B 当V与B成一角度 时 F洛 qVBsin 三 洛伦兹力大小 某带电粒子的电量为q 10 14C 以速率v 106m s射入B 10 2T的匀强磁场中 求它受到的洛伦兹力F多大 V V 以正电荷为例 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 洛伦兹力方向与带电粒子运动方向垂直 2 洛伦兹力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 vF B 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 课堂训练 3 电子的速率v 3 106m s 垂直射入B 0 10T的匀强磁场中 它受到的洛伦兹力是多大 F洛 qvB 1 60 10 19 3 106 0 10 4 8 10 14N 课堂训练 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 四 电视显像管的工作原理 1 要是电子打在A点 偏转磁场应该沿什么方向 垂直纸面向外 2 要是电子打在B点 偏转磁场应该沿什么方向 垂直纸面向里 3 要是电子打从A点向B点逐渐移动 偏转磁场应该怎样变化 先垂直纸面向外并逐渐减小 然后垂直纸面向里并逐渐增大 四 电视显像管的工作原理 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F vF B3 洛伦兹力