磁场对运动电荷的作用力洛伦兹力.ppt

复习回顾 方向 运用左手定则判断安培力的方向 安培力 1 磁场对通电导线的作用力 为B和I之间的夹角 大小 左手定则 大小 安培力 2 通电导线中的电流是怎样形成的呢 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 电荷的定向移动形成的 1 磁场对通电导线的作用力 方向 左手定则 复习回顾 实验验证 阴极射线管是一个真空放电管 在它两个电极之间加上高电压时 就会从它的阴极发射出电子束来 这样的电子束即所谓阴极射线 电子束本身是不能用肉眼观察到的 为此在管中附有荧光屏 电子束打在荧光屏上将发出荧光 这样我们就可以看到电子的径迹 在没有磁场时 电子束由阴极发出后沿直线前进 未加磁场时的电子束运动径迹 电子束在磁场中的偏转 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 运动电荷在磁场中受到的作用力叫做洛伦兹力 安培力是洛伦兹力的宏观表现 荷兰物理学家洛伦兹 Lorentz 1853 1928 极光 由于地磁场俘获带电粒子而出现的现象 地磁场和太阳风 地球周围空间有地磁场 两极强 中间弱 从太阳或其他星体上 时刻都有大量的高能粒子流放出 称为宇宙射线 地磁场能改变宇宙射线中带电粒子的运动方向 对宇宙射线起了一定的阻挡作用 在地磁两极附近由于磁感线与地面垂直外层空间入射的带电粒子可直接射入高空大气层内它们和空气分子的碰撞产生的辐射就形成了极光 绚丽多彩的极光 设在一磁感强度为B的匀强磁场中 垂直于磁场方向放入一段长为L通电直导线 横截面积为S 单位体积中含有的自由电荷数为n 每个电荷的电量为q 定向移动的速率为v 试推导每个电荷所受洛仑兹力的大小 二 洛伦兹力的大小 思考与讨论 安培力与洛仑兹力的关系 导体中的电流是由电荷的定向移动产生的 截面A 截面B L F洛 qvB 导线中的电流 I neSv 所受到的安培力 F BIL BneSvL 运动电荷的总数 nSL 单个运动电荷所受到的作用力 F洛 F nSL 条件 电荷运动方向与磁场方向垂直 F洛 evB 分析1 当电荷运动方向与磁场方向垂直 v B 时 f qvB 2 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 0 3 在一般情况下 当运动电荷的速度方向与磁场方向成 角时 B2 B1 v2 v1 f qvB1 qvBsin f qv1B qvBsin 1 左手定则来判定 三 洛伦兹力的方向 让磁感线穿入手心 四指指向正电荷运动的方向 负电荷运动的反方向 拇指指向就是电荷所受洛仑兹力的方向 2 特点 F洛 B F洛 V 垂直于v和B所决定的平面 洛伦兹力对电荷不做功 实验验证 V f V V 垂直纸面向外 V V f V f 习题1 下列各图中带电粒子刚刚进入磁场 试判断这时粒子所受格伦兹力的大小与方向 垂直纸面向里 2 判断下列各图带电粒子所受的洛伦兹力的方向或带电粒子的带电性 V f V 垂直纸面向外 V f V B 垂直纸面向里 四 带电粒子在无界匀强磁场中的运动 1 带电粒子垂直进入匀强磁场 VB 沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子 在匀强磁场中做匀速圆周运动 强调 所说的带电粒子是指微观的带电粒子 不计重力 该圆周运动的平面垂直于磁场方向 周期跟轨道半径和运动速率均无关 2 带电粒子平行进入匀强磁场 V B 匀速直线运动 F洛 0 3 若带电离子与磁场成一定的角度射入匀强磁场 粒子如何运动 垂直于B方向上 匀速圆周运动平行于B方向上 匀速直线运动 垂直磁场方向 R mvsin qBT 2 m qB平行磁场方向 螺距d 2 mcos qB 带电粒子在无界匀强磁场中的运动 F洛 0匀速直线运动 F洛 Bqv匀速圆周运动 F洛 Bqv 等距螺旋线运动 0 90 在只有洛仑兹力的作用下 例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 例2 如图所示 带电小球在匀强磁场中沿光滑绝缘的圆弧形轨道的内侧来回往复运动 它向左或向右运动通过最低点时A 速度相同B 加速度相同C 所受洛伦兹力相同D 轨道给它的弹力相同 例3 在只受洛伦兹力的条件下 关于带电粒子在匀强磁场中的运动 下列说法中正确的是A 只要粒子的速度大小相同 带电量相同 粒子所受洛伦兹力大小就相同B 洛伦兹力只改变带电粒子运动方向C 洛伦兹力始终与速度垂直 所以洛伦兹力不做功D 洛伦兹力始终与速度垂直 所以粒子在运动过程中的动能保持不变 例4 初速为