第05节研究洛伦兹力

2020年5月8日星期五,1,第五节研究洛伦兹力,第三章磁场,东莞市第一中学杜锡来,2020年5月8日星期五,2,奇幻的极光现象,2020年5月8日星期五,3,美国阿拉斯加州的极光,2020年5月8日星期五,4,为什么极光现象通常发生在南北极？,极光是一种绚丽多彩的发光现象，其发生是由于太阳带电粒子流（太阳风）进入地球磁场，在地球南北两极附近地区的高空，夜间出现的灿烂美丽的光辉。,2020年5月8日星期五,5,还有更奇妙的,2020年5月8日星期五,6,方向:,运用左手定则判断安培力的方向,安培力:,磁场对通电导线的作用力,大小:,左手定则,为B和I之间的夹角,复习回顾,2020年5月8日星期五,7,电流,安培力,定向移动的电荷,有力的作用吗？,探究一：磁场对运动电荷有力的作用吗？,2020年5月8日星期五,8,让事实说话,阴极射线管,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。,2020年5月8日星期五,9,演示实验,观察现象：没有加磁场时，电子束的径迹如何?加了磁场后，电子束的运动径迹发生怎样的变化？,2020年5月8日星期五,10,现象：没有加磁场时，电子束的径迹是直线；加了磁场后，电子束的运动径迹发生了弯曲。,2020年5月8日星期五,11,荷兰物理学家，他是电子论的创始人、相对论中洛伦兹变换的建立者，并因在原子物理中的重要贡献（塞曼效应）获得第二届（1902年）诺贝尔物理学奖。被爱因斯坦称为“我们时代最伟大，最高尚的人”。,荷兰物理学家洛伦兹(Lorentz，18531928),一、洛伦兹力,运动电荷在磁场中受到的作用力。,2020年5月8日星期五,12,探究二：洛伦兹力的方向如何确定？,2020年5月8日星期五,13,电流,安培力,定向移动的电荷,磁场穿过掌心,四指指向,大拇指指向,磁场穿过掌心,大拇指指向,四指指向？,洛伦兹力,二、洛伦兹力的方向,左手定则,讨论与交流一,四个手指怎么摆放？,正电荷的运动方向,负电荷运动反方向,2020年5月8日星期五,14,我们再来探讨一下三个方向的特征,2020年5月8日星期五,15,B,F洛,v,从左手定则可知，v与B方向垂直时，F洛、B、v的方向两两垂直,2020年5月8日星期五,16,B,F洛,v,实验结论：洛伦兹力的方向既跟磁场方向垂直FB，又跟电方荷的运动方向垂直Fv，故洛伦兹力的方向总是垂直于磁感线和运动电荷所在的平面，即：F洛Bv平面,讨论与交流二,若B和v的方向不垂直，F的方向又如何确定？你能总结一下F、B、v三者之间的关系吗？,2020年5月8日星期五,17,（当电荷运动方向跟磁场方向垂直时）,探究三：洛伦兹力大小可能会与哪些因素有关?,猜想？,运动电荷在磁场中受力,电荷运动快慢v,电荷量q,磁感应强度B,洛伦兹力,2020年5月8日星期五,18,长度为L的导体中带电粒子个数为N=?,(vB),F安=BIL,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F洛,I=nqvS,F=NF洛,N=nSL,s,v,L,S,I,2020年5月8日星期五,19,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,粒子受到的洛伦兹力又如何呢?,三、洛伦兹力的大小,2020年5月8日星期五,20,B,v,F,v2,v1,2020年5月8日星期五,21,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,单位：F(N)，q(C)，v(m/s),B(T),三、洛伦兹力的大小,2020年5月8日星期五,22,四、电视显像管的工作原理,电视显像管应用了电子束在磁场中的偏转原理。电子束射向荧光屏就能发光，一束电子束只能使荧光屏上的一个点发光，而通过偏转线圈中磁场的偏转就可以使整个荧光屏发光。,2020年5月8日星期五,23,如果要使电子束在水平方向偏离中心，打在荧光屏上的A点，偏转磁场应垂直纸面向外,讨论与交流三,如果要使电子束在水平方向偏离中心，打在荧光屏上的A点，偏转磁场应该沿什么方向？,如果要使电子束打在B点，偏转磁场应该沿什么方向？,如果要使电子束打在荧光屏上的位置由B逐渐向A点移动，偏转磁场应该怎样变化？,回应“小魔术,2020年5月8日星期五,24,人类首次拍到南北极光“同放光彩”奇景,讨论与交流四,从宇宙深处射来的感带电粒子，为什么只在地球的两极引起极光？,2020年5月8日星期五,25,以正电荷为例,太阳带电粒子流（太阳风）进入地球磁场，在地球南北两极附近地区的高空，夜间出现的灿烂美丽的光辉。,2020年5月8日星期五,26,在太阳创造的诸如光和热等形式的能量中，有一种能量被称为“太阳风”。这是一束可以覆盖地球的强大的带电亚原子颗粒流，该太阳风在地球上空环绕地球流动，以大约每秒400公里的速度撞击地球磁场，磁场使该颗粒流偏向地磁极下落，它们与氧和氮的原子碰撞，击走电子，使之成为激发态的离子，这些离子发射不同波长的辐射，产生出红、绿或蓝等色的极光特征色彩，形成极光。在南极地区形成的叫南极光。在北极地区同样可看到这一现象，称之为北极光。,2020年5月8日