湖南省长沙市周南中学高中物理 2.4磁场对运动电荷的作用力课件 新人教版选修11.ppt

磁场对运动电荷的作用力 复习 1 磁场对通电导线的作用力的大小和方向 2 电流是如何形成的 电荷的定向移动形成的 大小 f bilsin 方向 左手定则 运动电荷在磁场中会受到作用力吗 推理与猜想 实验验证 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 安培力是洛伦兹力的宏观表现 洛伦兹力是安培力的微观解释 一 运动电荷在磁场中受到的作用力 我们把这个力称为洛伦兹力 1 电流方向和电荷运动方向的关系 2 f安的方向和洛伦兹力方向的关系 想一想 伸开左手 使拇指和其余四指垂直 并且都与手掌在同一平面内 让磁感线从掌心进入 并使四指指向正电荷运动的方向 这时拇指所指的方向就是正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向 二 洛伦兹力方向的判断 左手定则 四指指向负电荷运动的反方向 拇指所指的方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向 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 三 洛伦兹力的大小 当v b时 f洛 0 当v b时 洛伦兹力的大小又是怎样的呢 思考 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 请同学们根据下面提示推出当v b时 洛伦兹力的大小 1 通电导线中电流微观的表达式 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 i nqsv f安 bil bnqsvl n nsl f洛 f安 n bnqsvl nsl qbv 三 洛伦兹力大小 当v b时 f洛 qvb 当v与b成一角度 时 洛伦兹力的大小又是怎样的呢 想一想 v v v vsin v vcos f洛 qbv qvbsin f v f b 即f垂直于b和v构成的平面 洛伦兹力的方向与带电粒子运动的速度方向有什么关系 思考 四思考与讨论 1 洛伦兹力对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 2 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 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 五 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 原理 应用电子束磁偏转的道理 五 电视显像管的工作原理 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 b 思考 例6 如图11 2 7所示 把一重力不计的通电导线水平放在蹄形磁铁磁极的正上方 导线可以自由转动 当导线通入图示方向电流i时 导线的运动情况是 从上往下看 a 顺时针方向转动 同时下降 b 顺时针方向转动 同时上升 c 逆时针方向转动 同时下降 d 逆时针方向转动 同时上升 题后小结 定性判断通电导线或线圈在安培力作用下的运动问题 主要方法 1 电流元法 2 特殊位置法 3 等效法 4 利用结论法 a 例6 如图11 2 8所示 条形磁铁放在水平桌面上 在其正中央的上方固定一根长直导线 导线与磁铁垂直 给导线通以垂直纸面向外的电流 则 a 磁铁对桌面压力减小 不受桌面的摩擦力作用 b 磁铁对桌面压力减小 受到桌面的摩擦力作用c 磁铁对桌面压力增大 不受桌面的摩擦力作用d 磁铁对桌面压力增大 受到桌面的摩擦力作用 a 题后小结 本题步骤 1 先确定电流所在位置的磁场 2 再分析其受力3 最终要根据相互作用的原理以确定磁体的受力得出最终结果 若不在中央 例7 如图11 2 5 a 相距20cm的两根光滑平行铜导轨 导轨平面倾角为a 370 上面放着质量为80g的金属杆ab 整个装置放在b 0 2t的匀强磁场中 1 若磁场方向竖直向下 要使金属杆静止在导轨上 必须通以多大的电流 2 若磁场方向垂直斜面向下 要使金属杆静止在导轨上 必须通以多大的电流 15a 12a 例8 如图11 2 6所示 在同一水平面上的两导轨相互平行 并处在竖直向