《运动电荷在磁场中受到的力》

第三章磁场,第五节运动电荷在磁场中受到的力,电视机，是我们家里常见的家用电器，有的叫显像管电视，有的叫液晶电视。那么显像管电视机是如何工作的呢？这节课我们就来认识下。,1.判断安培力的方向,2.安培力大小的一般计算方法,F=ILBsin,知识回顾,磁场对通电导线（电流）有力的作用，而电流是电荷的定向运动形成的，由此你想到了什么？,磁场可能对运动电荷有力的作用。,导体中的电流是由电荷的定向移动产生的,电流是如何形成的？,实验现象在没有外磁场时，电子束沿直线运动，将磁铁靠近阴极射线管，发现电子束运动轨迹发生了弯曲。实验结论磁场对运动电荷有力的作用。,通过观看视频，阴极射线在磁场中的偏转演示实验，使学生了解微观粒子在磁场中受到力的作用。,6/3/2020,洛伦兹力的方向,1.实验探究：磁场对运动电荷是否有力的作用（1）探究过程,无外加磁场时，阴极射线管中电子束的运动轨迹为直线,6/3/2020,外加蹄形磁铁时，阴极射线管中电子束运动轨迹发生弯曲交换磁铁N、S极，电子束的偏转方向与之前相反换用两个蹄形磁铁时，电子束的偏转角度增大,洛伦兹（18531928）,一、洛伦兹力,2.洛伦兹力与安培力的关系：,1.磁场对运动电荷有力的作用，这个力叫做洛仑兹力。,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。,安培力,洛仑兹力,磁场对电流的作用,磁场对运动电荷的作用,因,果,微观原因,宏观表现,猜想：能不能用左手定则来判定？推理：我们曾经用左手定则判定安培力的方向。大量定向移动电荷所受洛伦兹力宏观表现为安培力，因此，可以用左手定则判定洛伦兹力的方向。验证：尝试不同方向的磁场对电子束的不同影响，判断运动的电子束在各种方向的磁场中的受力方向。,洛仑兹力F洛的方向如何确定？,10,1.伸开左手，使拇指与其余四指垂直，并且都与手掌在同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，若四指指向正电荷运动的方向，那么拇指所指的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向。,二、洛伦兹力的方向左手定则,2.若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。,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。,6/3/2020,思考1.判断下列说法的正误（1）洛伦兹力方向一定与电荷的运动方向垂直，磁场方向也一定与电荷的运动方向垂直。（）（2）运动电荷在某处不受洛伦兹力的作用，则该处的磁感应强度一定为0。（）（3）如果把q改为q，且速度反向，则洛伦兹力的方向不变。（）,例1.试判断下图中的带电粒子刚进入磁场时所受洛伦兹力的方向。,F垂直于纸面向外,F垂直于纸面向外,如果带电粒子射入匀强磁场时（不计粒子重力），初速度v0跟磁感强度B的方向平行，粒子将做什么运动？,以初速度v0做匀速直线运动,试判断：图中的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的情况如何？,类比：我们知道，当电流方向跟磁场方向平行时安培力等于0。当带电粒子的运动方向与磁场方向平行时，洛伦兹力最小F洛=0。,(vB),三、洛伦兹力的大小,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：,F洛=qvB,当vB时，F洛=0,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?,B,v,F,v2,v1,v,F洛=qvBsin(为B与v的夹角),安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力微观表现。,2.大小关系：F安NF洛（N是导体中运动的电荷数）。,3.方向关系：F安与F洛方向相同。,4.F安与F洛本质都是磁场对运动电荷的作用力。,洛伦兹力与安培力的关系,例2.一初速度为零的质子（质量m=1.67kg，电荷量q=1.6C），经过电压为3340V的电场加速后，垂直进入磁场感应强度为5.0T的匀强磁场中，质子所受洛仑磁力为多大？,解析：由动能定理：qU=则质子所受洛伦慈力F=qvB=qB=6.4N。,1.关于安培力和洛伦兹力，下列说法正确的是()A.安培力和洛伦兹力是性质完全不同的两种力B.安培力和洛伦兹力，其本质都是磁场对运动电荷的作用力C.安培力和洛伦兹力，二者是等价的D.安培力对通电导体能做功，但洛伦兹力对运动电荷不能做功,BD,四、电视显像管的工作原理,显像管的介绍,原理：电子束在磁场中偏转。,主要构造:,电子枪（阴极）、偏转线圈、荧光屏等。,电子束从最上一行到扫描到最后一行叫做一场。电视中每秒要进行50场扫描，因为人眼的“视觉暂留”，所以我们会感觉整个荧光屏都在发光。,电视显像管发射电子，在加速电场中被加速后进入偏转磁场。在偏转磁场作用下，电子束在荧光屏上扫描。电子束在荧光屏上扫描一行后，迅速返回(如图中虚线所示)，再做下一行扫描，直到荧光屏的下端。,1.洛伦兹力：运动电荷在磁场中受到的作用力。,安培力是洛伦兹力的宏观表现,2.洛伦兹力方向的判断：左手定则。,Fv、B所在的平面；负电荷的方向与正电荷的相反,3.洛伦兹力的大小：F=qvBsin（为B与v的夹角）,4.电视显像管的工作原理,1.试判断各图中带电粒子受洛伦兹力的方向、或带电粒子的电性、或带点粒子的运动方向。,洛伦兹力方向垂直纸面向里,洛伦兹力方向垂直纸面向外,F洛,BC,2.下列说法中正确的是（）A.磁场方向、电荷运动方向、洛仑兹力方向三者总是互相垂直的B.洛仑兹力方向一定既垂直于磁场方向，又垂直于电荷运动方向C.电荷运动方向与磁场方向可能垂直，也可能不垂直，但洛仑兹力方向一定与磁场方向和运动方向都垂直D.根据电荷运动方向和洛仑兹力方向，一定能确定磁场方向,3.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,CD,U,4.摆长为L的单摆在匀强磁场中摆动，摆动中摆线始终绷紧，若摆球带正电，电量为q，质量为m，磁感应强度为B