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第五节磁场对运动电荷的作用力 第三章磁场 回顾复习 1 安培力的定义 磁场对通电导线的作用力 方向的判断 左手定则 大小的计算 2 电流是如何形成的 3 猜想 磁场是不是可能对运动电荷有力的作用 电流是由电荷的定向移动形成的 一 探究洛伦兹力的方向 安培力是磁场对电流的作用力 电流是电荷的定向移动形成的 洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用力 1 安培力是洛伦兹力的宏观表现 2 洛伦兹力是安培力的微观本质 洛伦兹力的方向可以用左手定则判定 实验验证 理论推导 推理与猜想 磁场对运动电荷的作用力叫做洛伦兹力 洛伦兹力 二 洛伦兹力的方向 左手定则 1 伸开左手 使大拇指和其余四指垂直且处于同一平面内 把手放入磁场中 让磁感线垂直穿过手心 若四指指向正电荷运动的方向 那么拇指所指的方向就使正电荷所受洛伦兹力的方向 2 若四指指向负电荷运动的反方向 那么拇指所指的方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向 垂直纸面向外 试判断下图中的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向 1 可见 以相同速度进入同一磁场的正负电荷受到的洛伦兹力方向相反 2 安培力方向由左手定则判断 我们知道安培力的方向既垂直于磁场方向 又垂直于电流方向 同样也用左手定则判断洛伦兹力f的方向也既垂直于磁场b的方向又垂直于电荷运动速度v的方向 练一练 试判断各图中带电粒子受洛伦兹力的方向 或带电粒子的电性 或带点粒子的运动方向 洛伦兹力方向垂直纸面向里 洛伦兹力方向垂直纸面向外 三 探究洛伦兹力的表达式 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 电流强度i 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 如果通电导线不和磁场方向垂直 怎么办 适用条件 速度方向与磁场方向垂直 速度v与磁场b的方向夹角为 时 i nqsv f安 ilb nqsv lb 总电荷数 nsl f洛 vb 1 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 洛伦兹力的特点 1 洛伦兹力的方向既垂直于磁场方向 又垂直于速度方向 即垂直于磁场和速度所组成的平面 2 洛伦兹力对电荷不做功 即不改变速度的大小 只改变速度的方向 五 电视显像管的工作原理 主要构造 电子枪 阴极 偏转线圈 荧光屏等 思考与讨论 1 若要使电子束在水平方向偏离中心 打在荧光屏上的 点 偏转磁场应该沿什么方向 2 若要使电子束打在 点 磁场应该沿什么方向 3 若要使电子束打在荧光屏上的位置由 逐渐向 点移动 偏转磁
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