３．５磁场对运动电荷的作用（１）.ppt

学习目标 1 知道什么是洛伦兹力 利用左手定则判断洛伦兹力的方向 2 知道洛伦兹力大小的推理过程 3 掌握垂直进入磁场方向的带电粒子 受到洛伦兹力大小的计算 4 了解v和b垂直时的洛伦兹力大小及方向判断 理解洛伦兹力对电荷不做功 5 了解电视显像管的工作原理 3 5磁场对运动电荷的作用力 洛伦兹力 第三章磁场 复习回顾 1 磁场对通电导线的作用力 安培力 大小 为b和i之间的夹角 方向 左手定则 运用左手定则判断安培力的方向 2 通电导线中的电流是怎样形成的呢 电荷的定向移动形成的 为什么磁场对通电导线有作用力 思考 既然磁场对电流有力的作用 而电流是由电荷的定向移动形成的 那么磁场是否对运动电荷也有作用力呢 让事实说话 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 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 结论 磁场对运动电荷有作用力 荷兰物理学家洛伦兹 lorentz 1853 1928 荷兰物理学家 他是电子论的创始人 相对论中洛伦兹变换的建立者 并因在原子物理中的重要贡献 塞曼效应 获得第二届 1902年 诺贝尔物理学奖 被爱因斯坦称为 我们时代最伟大 最高尚的人 一 洛伦兹力的定义 运动电荷在磁场中受到的作用力磁场对运动电荷的作用力 为什么磁场对通电导线有作用力 磁场对电流有安培力的作用 而电流是由电荷定向运动形成的 且磁场对运动电荷有洛伦兹力的作用 所以安培力是洛伦兹力的宏观表现 安培力 磁场对电流的作用 洛仑兹力 磁场对运动电荷的作用 果 因 宏观表现 微观原因 想一想 1 判定安培力方向 2 电流方向和电荷运动方向的关系 3 安培力方向和洛伦兹力方向的关系 4 电荷运动方向 磁场方向 洛伦兹力方向的关系 二 洛伦兹力的方向 左手定则 伸开左手 使拇指与其余四指垂直且处于同一平面内 让磁感线从掌心进入 使四指指向正电荷运动的方向 拇指所指的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向 如果是负电荷 我们应如何判定洛伦兹力的方向 二 洛伦兹力的方向 四指的方向 电流的方向 正电荷的运动方向负电荷运动的反方向 训练巩固 试判断下图中的带电粒子刚进入磁场时所受洛伦兹力的方向 b b f垂直于纸面向外 f垂直于纸面向外 心得体会 1 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 洛伦兹力的方向垂直于v和b组成的平面 f洛 三 洛伦兹力的大小 洛伦兹力大小可能会与哪些因素有关 当电荷运动方向跟磁场方向垂直时洛伦兹力的大小跟三个因素相关 1 磁感应强度b 2 电荷量q 3 电荷运动快慢v 三 洛伦兹力的大小 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 单位 f n q c v m s b t 三 洛伦兹力的大小 电荷量为q的粒子以速度v运动时 如果速度方向与磁感应强度方向垂直 那么粒子所受的洛伦兹力为 v垂直b 问题 若带电粒子不垂直射入磁场 粒子受到的洛伦兹力又如何呢 f v2 v1 三 洛伦兹力的大小 当运动电荷的速度v方向与磁感应强度b方向的夹角为 电荷所受的洛伦兹力大小为 单位 f n q c v m s b t 课堂练习 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 解 因为v垂直b 所以所受洛伦兹力大小 f洛 qvb 1 60 10 19 3 106 0 10n 4 8 10 14n 课堂练习 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 课堂练习 电荷量为 q的粒子在匀强磁场中运动 下列说法正确的是 a 只要速度大小相同 所受洛伦兹力就相同b 如果把 q改为 q 且速度反向 大小不变 则洛伦兹力的大小方向不变c 洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直 磁场方向一定与电荷运动方向垂直d 粒子的速度一定变化 b 课堂练习 来自宇宙的质子流 以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点 则这些质子在进入地球周围的空间时 将 a 竖直向下沿直线射向地面b 相对于预定地面向东偏转c 相对于预定点稍向西偏转d 相对