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文档简介

5 5探究洛伦兹力 一个绚丽而有趣的自然现象 极光 为什么会产生极光 科学研究表明 由于地磁场俘获带电粒子而出现的现象 外层空间射入地磁场中的带电粒子在地磁场力的作用下被 俘获 后 向南北两极 沉降 它们在两极上空与空气分子发生碰撞后产生辐射从而形成极光 第五章磁场与回旋加速器 电流是由电荷的定向移动形成的 磁场对通电导体有安培力的作用 由此可以推断 磁场对通电导体的安培力是由作用在运动电荷上的力引起的 1892年 荷兰物理学家洛伦兹就研究了磁场对运动电荷作用力的问题 为了纪念洛伦兹对物理学的贡献 物理学中将这种力称为洛伦兹力 lorentzforce 洛伦兹 h a lorentz 1853 1928 观察与思考 1 在没有外加磁场时 电子束的运动径迹是怎样的 一 洛伦兹力的方向 观察与思考 2 将磁铁靠近阴极射线管 电子束的运动径迹有没有变化 怎样变化 观察与思考 3 改变磁场方向 电子束运动径迹又将怎样变化 第五章磁场与回旋加速器 安培力的方向是跟电流和磁场方向垂直的 你能由此推断出洛伦兹力的方向吗 洛仑兹力的方向跟电荷运动方向和磁场方向垂直 若是负电荷运动的方向 那么四指应指向其反方向 洛仑兹力f一定和b v决定的平面垂直 洛仑兹力只改变速度的方向而不改变其大小 洛伦兹力永远不做功 洛仑兹力的特点 例题1 判断图中带电粒子所受洛仑兹力的方向 f垂直于纸面向里 例题2 依运动轨迹 判断图中带电粒子的电性 v f垂直于纸面向外 二 洛伦兹力的大小 设 导线内单位体积内的电荷数为n 每个电荷的电量为q 电荷定向运动的速度为v 阴影部分导线内电荷数为n 导线中的电流所受到的安培力运动电荷的总数单个运动电荷所受到的作用力 即f qvb i nqsv f bil bnqsvl n nsl f f n f bil与f qvb的关系 理论描述 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 小结 若v b f bvq 匀速圆周运动 若v b f 0 匀速直线运动 若v与b有夹角 f bvqsin 螺旋式运动 f qvb 此公式适用于速度方向与磁场方向垂直的情况 单位 洛伦兹力f牛顿 n 磁感应强度b特斯拉 t 带电量q库仑 c 速度v米 秒 m s 适用范围 1 当电荷的运动方向与磁场方向平行 v b 时 电荷不受洛伦兹力作用 即f 02 洛伦兹力始终垂直于电荷的运动速度 f v 注意 三 带电粒子在磁场中的运动 由左手定则可知 当质量为m 带电量为q的带电粒子 以速率v垂直进入匀强磁场中时 受到的洛伦兹力与其运动方向始终垂直 试分析讨论其在匀强磁场中如
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