高中物理选修3-1课件：第三章第五节《运动电荷在磁场中受到的力》.ppt

运动电荷在磁场中受到的力 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 问题思考 实验 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 实验结论 运动电荷在磁场中受到的作用力叫洛伦兹力 一 洛伦兹力 运动电荷在磁场中受到的作用力叫洛伦兹力 一 洛伦兹力 为什么磁场对通电导线有作用力 运动电荷在磁场中受到的作用力叫洛伦兹力 安培力是洛伦兹力的宏观表现 洛伦兹力是安培力的微观本质 一 洛伦兹力 为什么磁场对通电导线有作用力 v q v q 二 洛伦兹力的方向 左手定则 二 洛伦兹力的方向 B v B B B v 甲 乙 丙 丁 训练加固 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 B v B B B v 甲 乙 丙 丁 训练加固 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 B v B B B v 甲 乙 丙 丁 训练加固 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 B v B B B v 甲 乙 丙 丁 训练加固 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 F垂直于纸面向外 B v B B B v 甲 乙 丙 丁 训练加固 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 F垂直于纸面向外 F垂直于纸面向外 B v B B B v 甲 乙 丙 丁 训练加固 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 心得体会 F垂直于纸面向外 F垂直于纸面向外 B v B B B v 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 甲 乙 丙 丁 训练加固 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 心得体会 F垂直于纸面向外 F垂直于纸面向外 B v B B B v 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 甲 乙 丙 丁 训练加固 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 心得体会 F垂直于纸面向外 F垂直于纸面向外 洛伦兹力的特点 洛伦兹力的方向既垂直于磁场 又垂直于速度 即垂直于v和B所组成的平面 洛伦兹力的特点 洛伦兹力的方向既垂直于磁场 又垂直于速度 即垂直于v和B所组成的平面 2 洛伦兹力只改变速度的方向 不改变速度的大小 洛伦兹力的特点 洛伦兹力的方向既垂直于磁场 又垂直于速度 即垂直于v和B所组成的平面 2 洛伦兹力只改变速度的方向 不改变速度的大小 3 洛伦兹力对电荷不做功 洛伦兹力的特点 思考与讨论 洛伦兹力大小可能会与哪些因素有关 你能从安培力的表达式导出洛伦磁力的表达式吗 三 洛伦兹力大小 若有一段长度为L的通电导线 横截面积为S 单位体积中含有的自由电荷数为n 每个自由电荷的电量为q 定向移动的平均速率为v 将这段导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中 若有一段长度为L的通电导线 横截面积为S 单位体积中含有的自由电荷数为n 每个自由电荷的电量为q 定向移动的平均速率为v 将这段导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中 推导 这段导体所受的安培力 I的微观表达式 这段导体中含有的自由电荷数 若有一段长度为L的通电导线 横截面积为S 单位体积中含有的自由电荷数为n 每个自由电荷的电量为q 定向移动的平均速率为v 将这段导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中 推导 这段导体所受的安培力 I的微观表达式 这段导体中含有的自由电荷数 F BIL 若有一段长度为L的通电导线 横截面积为S 单位体积中含有的自由电荷数为n 每个自由电荷的电量为q 定向移动的平均速率为v 将这段导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中 推导 这段导体所受的安培力 I的微观表达式 这段导体中含有的自由电荷数 F BIL I nqsv 若有一段长度为L的通电导线 横截面积为S 单位体积中含有的自由电荷数为n 每个自由电荷的电量为q 定向移动的平均速率为v 将这段导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中 推导 这段导体所受的安培力 I的微观表达式 这段导体中含有的自由电荷数 F BIL I nqsv N nLs 若有一段长度为L的通电导线 横截面积为S 单位体积中含有的自由电荷数为n 每个自由电荷的电量为q 定向移动的平均速率为v 将这段导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中 推导 这段导体所受的安培力 I的微观表达式 这段导体中含有的自由电荷数 每个自由电荷所受的洛伦兹力大小 F BIL I nqsv N nLs 若有一段长度为L的通电导线 横截面积为S 单位体积中含有的自由电荷数为n 每个自由电荷的电量为q 定向移动的平均速率为v 将这段导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中 推导 这段导体所受的安培力 I的微观表达式 这段导体中含有的自由电荷数 每个自由电荷所受的洛伦兹力大小 F BIL I nqsv N nLs 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 电子受到的洛伦兹力又如何呢 v B 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 电子受到的洛伦兹力又如何呢 为B和v之间的夹角 B v B 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 v B v B 特例 上式中各量的单位 F洛为N q为C v为m s B为T 课堂练习 电子的速率v 3 0 106m s 沿着与磁场垂直的方向射入B 0 10T的匀强磁场中 它受到的洛伦兹力是多大 课堂练习 电子的速率v 3 0 106m s 沿着与磁场垂直的方向射入B 0 10T的匀强磁场中 它受到的洛伦兹力是多大 4 8 10 14N 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 相对于预定点稍向北偏转 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 相对于预定点稍向北偏转 课堂练习 B 洛伦兹力和电场力的区别 洛伦兹力和电场力的区别 1 电荷在电场中一定受到电场力的作用 与其运动状态无关 而电荷在磁场中不一定受到磁场力作用 只有相对于磁场运动且运动方向与磁场方向不平行的电荷才受磁场力作用 洛伦兹力和电场力的区别 1 电荷在电场中一定受到电场力的作用 与其运动状态无关 而电荷在磁场中不一定受到磁场力作用 只有相对于磁场运动且运动方向与磁场方向不平行的电荷才受磁场力作用 2 大小 F电 Eq F洛 Bqvsin 洛伦兹力和电场力的区别 3 电荷所受电场力方向总是平行于电场线的切线方向 而电荷所受磁场力的方向总是既垂直于磁场方向 又垂直于运动方向 洛伦兹力和电场力的区别 3 电荷所受电场力方向总是平行于电场线的切线方向 而电荷所受磁场力的方向总是既垂直于磁场方向 又垂直于运动方向 4 电场力要对运动电荷做功 电荷在等势面上运动除外 而电荷在磁场中运动时 磁场力一定不会对电荷做功 原理 应用电子束磁偏转的道理 四 电视显像管的工作原理 四 电视显像管的工作原理 思考与讨论 原理 应用电子束磁偏转的道理 四 电视显像管的工作原理 在图所示的平行板之间 电场强度E和磁感应强度B相互垂直 具有不同水平速度的带电粒子射入后发生偏转的情况不同 这种装置能把具有某一特定速度的粒子选择出来 所以叫做速度选择器 若带正电粒子入射速度则下列说法正确的是 课堂练习 课堂练习 A 粒子动能一定增加 电场力做正功B 粒子所受洛伦兹力一定增大 洛伦兹力做正功C 粒子动能一定减少 洛伦兹力不做功D 电场力不做功 洛伦兹力做正功 课堂练习 答案 A A 粒子动能一定增加 电场力做正功B 粒子所受洛伦兹力一定增大 洛伦兹力做正功C 粒子动能一定减少 洛伦兹力不做功D 电场力不做功 洛伦兹力做正功 小结 洛伦兹力 小结 洛伦兹力 1 定义 磁场对运动电荷