磁场对运动电荷的作用

1、高中物理高中物理 湖北省罗田县第一中学湖北省罗田县第一中学 磁场对运动电荷磁场对运动电荷 的作用的作用 高中物理高中物理 湖北省罗田县第一中学湖北省罗田县第一中学 安培力的启示安培力的启示 磁场对电流具有磁场力的作用磁场对电流具有磁场力的作用 （安培力），电流是由于电荷定向（安培力），电流是由于电荷定向 运动形成的运动形成的 由此可由此可猜想猜想： 磁场对电流的作用是磁场对运动磁场对电流的作用是磁场对运动 电荷作用的体现。电荷作用的体现。 高中物理高中物理 湖北省罗田县第一中学湖北省罗田县第一中学 高中物理高中物理 湖北省罗田县第一中学湖北省罗田县第一中学 实验表明：实验表明： 阴极射线管（电

2、子射线管）中的电子束在磁场中阴极射线管（电子射线管）中的电子束在磁场中 发生偏转，磁场对运动电荷确实存在作用力发生偏转，磁场对运动电荷确实存在作用力 高中物理高中物理 湖北省罗田县第一中学湖北省罗田县第一中学 洛伦兹力：洛伦兹力： 通电导线在磁场中所受的安培力是洛伦兹通电导线在磁场中所受的安培力是洛伦兹 力的宏观表现洛仑兹力则是安培力的力的宏观表现洛仑兹力则是安培力的 微观本质微观本质 高中物理高中物理 湖北省罗田县第一中学湖北省罗田县第一中学 洛伦兹力的方向 1 1推理：左手定则判断安培力方向，大推理：左手定则判断安培力方向，大 量定向移动电荷所受洛伦兹力宏观表量定向移动电荷所受洛伦兹力宏观

3、表 现为安培力，因此，可以用左手定则现为安培力，因此，可以用左手定则 判定洛伦兹力的方向判定洛伦兹力的方向 高中物理高中物理 湖北省罗田县第一中学湖北省罗田县第一中学 2 2洛伦兹力的方向由左手定则判定洛伦兹力的方向由左手定则判定 伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直 且处于同一平面内，把手放入磁场中，让磁感且处于同一平面内，把手放入磁场中，让磁感 线垂直穿过手心，四指指向电流方向，那么大线垂直穿过手心，四指指向电流方向，那么大 拇指所指的方向就是运动电荷所受的洛伦兹力拇指所指的方向就是运动电荷所受的洛伦兹力 方向方向 （1 1）对于正电荷四指指向电流方向即

4、指向电）对于正电荷四指指向电流方向即指向电 荷的运动方向荷的运动方向 （2 2）对于负电荷四指指向电流方向即指向电）对于负电荷四指指向电流方向即指向电 荷运动的反方向荷运动的反方向 高中物理高中物理 湖北省罗田县第一中学湖北省罗田县第一中学 洛伦兹力的大小 1 1推导推导 设有一段长度为设有一段长度为L L，横截面积为横截面积为S S的导线，导的导线，导 线单位体积内含有的自由电荷数为线单位体积内含有的自由电荷数为n n，每个自每个自 由电荷的电荷量为由电荷的电荷量为q q，定向移动速率为定向移动速率为V V这这 段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为B

5、B 的磁场中所受的安培力的磁场中所受的安培力 LBnqvSBILF )( 安安 高中物理高中物理 湖北省罗田县第一中学湖北省罗田县第一中学 安培力可以看做是作用在每个运动电荷上安培力可以看做是作用在每个运动电荷上 的洛伦兹力的合力，这段导线中含有的的洛伦兹力的合力，这段导线中含有的 运动电荷数为运动电荷数为nLSnLS 所以洛伦兹力所以洛伦兹力 qvB/nLSFf 安 qvBf 即：即： 适用条件：速度方向与磁场方向垂直适用条件：速度方向与磁场方向垂直 高中物理高中物理 湖北省罗田县第一中学湖北省罗田县第一中学 f f、v v（正电荷）与（正电荷）与B B的方向关系示意图的方向关系示意图 B

6、f v 高中物理高中物理 湖北省罗田县第一中学湖北省罗田县第一中学 思考思考 若若V V与与B B方向不垂直，方向不垂直，V V与与B B方向方向 的夹角为的夹角为 ，洛伦兹力的大小该怎么表，洛伦兹力的大小该怎么表 达？达？ sinqvBf 高中物理高中物理 湖北省罗田县第一中学湖北省罗田县第一中学 f f、v v（正电荷）与（正电荷）与B B的方向关系示意图的方向关系示意图 B v f B B 高中物理高中物理 湖北省罗田县第一中学湖北省罗田县第一中学 洛伦兹力的特点洛伦兹力的特点 1 1洛伦兹力的方向既垂直于磁场，又垂洛伦兹力的方向既垂直于磁场，又垂 直于速度，即垂直于直于速度，即垂直于v

7、 v和和B B所组成的平所组成的平 面面 2 2洛伦兹力对电荷不做功，只改变速度洛伦兹力对电荷不做功，只改变速度 的方向，不改变速度的大小的方向，不改变速度的大小 高中物理高中物理 湖北省罗田县第一中学湖北省罗田县第一中学 1 1、下列说法中正确的是：（）、下列说法中正确的是：（） A A磁场方向、电荷运动方向、洛仑兹力方向磁场方向、电荷运动方向、洛仑兹力方向 三者总是互相垂直的三者总是互相垂直的 B B洛仑兹力方向一定既垂直于磁场方向，又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垂直于电荷运动方向 C C电荷运动方向与磁场方向可能垂直，也可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 运动方向都垂直运动方向都垂直 D D根据电荷运动方向和洛仑兹力方向，一根据电荷运动方向和洛仑兹力方向，一 定能确定磁场方向定能确定磁场方向 高中物理高中物理 湖北省罗田县第一中学湖北省罗田县第一中学 2 2、带电量为、带电量为q q的粒子，在匀强磁场中运动，的粒子，在匀强磁场中运动， 下面说法正确的是下面说法正确的是( )( ) A A只要速度大小相同，所受的洛伦兹力只要速度大小相同，所受的洛伦兹力 就相同就相同 B B如果把如果把q q改为改为q q，且速度反向大小不且速度反向大小不 变，则所受的洛伦兹力