《洛伦兹力》

,美丽神奇的北极光,北极光是出现于星球北极的高磁纬地区上空的一种绚丽多彩的发光现象。它是来自大气外的宇宙射线（即一束束高速带电粒子流）撞击大气中的粒子（氧、氮原子），使之电离发光。从四面八方射向地球的带电粒子，只有南北两极附近的粒子可以到达地球，其余的粒子则由于受到地球磁场的作用运动方向发生了改变，无法到达地球。北极附近的阿拉斯加、北加拿大是观赏北极光的最佳地点。,北极光的相关资料,磁场对运动电荷的作用洛伦兹力,嘉祥外国语高2012级李佳琰,什么是安培力？,情景再现,电流是怎么形成的？,猜想:,安培力的产生的实质：磁场对定向移动的电荷有力的作用。,实验：用阴极射线管研究磁场对运动电荷的作用。,实验验证,在真空玻璃管内安装一个阴极、一个阳极.阴极接高电压的负极、阳极接正极.阴极能够发射电子,电子束在两极之间的电场力的作用下从阴极飞向阳极.这个管子叫做阴极射线管.,阴极射线管磁铁,实验探究:磁场对运动电荷是否有力的作用？,实验现象当电子射线管的周围不存在磁场时，电子的运动轨迹是直线。当电子射线管的周围存在磁场时，电子的运动轨迹是曲线。实验结论运动电荷确实受到了磁场的作用力，这个力通常叫做洛伦兹力。,洛伦兹，荷兰物理学家、数学家，1853年7月18日生于阿纳姆，并在该地上小学和中学，成绩优异，少年时就对物理学感兴趣，同时还广泛地阅读历史和小说，并且熟练地掌握多门外语。1870年洛伦兹考入莱顿大学，学习数学、物理和天文。1875年获博士学位。1895年，洛伦兹首先提出了运动电荷产生磁场和磁场对运动电荷有作用力的观点，为纪念他，人们称这种力为洛伦兹力。洛伦兹认为一切物质分子都含有电子，阴极射线的粒子就是电子。把以太与物质的相互作用归结为以太与电子的相互作用。这一理论成功地解释了塞曼效应，与塞曼一起获1902年诺贝尔物理学奖。洛伦兹于1928年2月4日在荷兰的哈勃姆去世，终年75岁。为了悼念这位荷兰近代文化的巨人，举行葬礼的那天，荷兰全国的电信、电话中止三分钟。世界各地科学界的著名人物参加了葬礼。爱因斯坦在洛伦兹墓前致词说：洛伦兹的成就“对我产生了最伟大的影响”，他是“我们时代最伟大、最高尚的人”。,洛伦兹（18531928）,一.洛伦兹力,1.定义：磁场对运动电荷的作用力叫做洛伦兹力。,2.F洛与F安的关系?F安=NF洛（N为受到的洛伦兹力的运动电荷的总个数）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。,还是用左手定则来判定？,探究二：洛伦兹力的方向,思考:,如果运动的是负电荷而不是正电荷，该怎样判定它所受到的洛伦兹力的方向呢？,如果运动的是负电荷，则四指指向负电荷运动的反方向，那么拇指所指的方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向。,判定方法：,【例题1】判断图中带电粒子所受洛仑兹力的方向：,【例题2】依运动轨迹，判断图中带电粒子的电性。,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,既然安培力为洛伦兹力的宏观表现，那么我们用导体所受的安培力来除以这段导体所含有的自由电荷数，不就可以求出每个自由电荷所受的洛伦兹力了吗？,想一想,大小？,（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,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,探究三：洛伦兹力大小,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,电子受到的洛伦兹力又如何呢?,为B和v之间的夹角,三、洛伦兹力大小,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,上式中各量的单位：,三、洛伦兹力大小,F洛为N，q为C，v为m/s，B为T,F洛=qvB=1.6010-1931060.10N=4.810-14N,电子的速率v=3106m/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？并与它在地球上受到的重力作比较。（电子的电荷量e=3.010-7C,m=9.110-31kg）,课堂练习,解：因为v垂直B，所以所受洛伦兹力大小,四、深化应用：带电粒子在匀强磁场中的运动,当V平行B时，F=0，带电粒子以速度v作运动。当v与B垂直时，因为洛伦兹力的方向始终与运动方向，只改变速度的，不改变速度的，只有才具有这种特点，所以带电粒子垂直进入匀强磁场后做.,匀速直线,垂直,方向,大小,匀速圆周运动,匀速圆周运动,