运动电荷在磁场中受力(一)

1、复习回顾复习回顾方向方向: :I IB B3030I IB B运用左手定则判断安培力的方向运用左手定则判断安培力的方向安培力安培力: :1 1、磁场对通电导线的作用力、磁场对通电导线的作用力大小大小: :sinBILF F FF F左手定则左手定则为为B B和和I I之间的夹角之间的夹角 2 2、通电导线中的通电导线中的电流是怎样形成的呢电流是怎样形成的呢? ?电荷的定向移动形成的电荷的定向移动形成的nqvSI 例题：例题：一通电导线，横截面积为一通电导线，横截面积为S S，单位体积内，单位体积内有有n n个可自由移动的电荷，电荷的带电量为个可自由移动的电荷，电荷的带电量为q q，由于两端加上

2、电压，使自由电荷都向右移动，由于两端加上电压，使自由电荷都向右移动，移动速度为移动速度为v v，求形成的电流大小为多少？，求形成的电流大小为多少？【思考思考】既然磁场对电流有力的作既然磁场对电流有力的作用用, ,而电流是由电荷的定向移动形成而电流是由电荷的定向移动形成的的. .那么磁场是否对运动电荷也有作那么磁场是否对运动电荷也有作用力呢用力呢? ?电子射线管的原理电子射线管的原理: : 从阴极发射出来电子，在阴阳两极间的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，可以显击到长条形的荧光屏上激发出

3、荧光，可以显示电子束的运动轨迹。示电子束的运动轨迹。让事实说话让事实说话实验现象：实验现象： 在没有外磁场时，电子束沿直线运动，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。动轨迹发生了弯曲。结论：磁场对运动电荷有作用力结论：磁场对运动电荷有作用力. . 荷兰物理学家，他是荷兰物理学家，他是电子论的创始人、相对论电子论的创始人、相对论中洛伦兹变换的建立者，中洛伦兹变换的建立者，并因在原子物理中的重要并因在原子物理中的重要贡献（塞曼效应）获得第贡献（塞曼效应）获得第二届（二届（19021902年）诺贝尔物年）诺贝尔

4、物理学奖。被爱因斯坦称为理学奖。被爱因斯坦称为“我们时代最伟大，最高我们时代最伟大，最高尚的人尚的人”。荷兰物理学家荷兰物理学家 洛伦兹洛伦兹( (LorentzLorentz， 185318531928)1928)运动电荷在磁场中受到的作用力运动电荷在磁场中受到的作用力磁场对运动电荷的作用力磁场对运动电荷的作用力 磁场对电流有安培力的作用磁场对电流有安培力的作用, ,而电流是由电而电流是由电荷定向运动形成的荷定向运动形成的, ,且磁场对运动电荷有洛伦兹且磁场对运动电荷有洛伦兹力的作用力的作用. .所以所以安培力是洛伦兹力的安培力是洛伦兹力的宏观表现宏观表现. .一、洛伦兹力的定义一、洛伦兹力

5、的定义为什么磁场对通电导线有作用力为什么磁场对通电导线有作用力? ?安培力是洛伦兹力的安培力是洛伦兹力的宏观表现宏观表现洛伦兹力是安培力的洛伦兹力是安培力的微观本质微观本质安培力安培力洛仑兹力洛仑兹力磁场对磁场对电流电流的作用的作用磁场对磁场对运动电荷运动电荷的作用的作用因因果果微观原因微观原因宏观表现宏观表现+IF-IF1.判定安培力方向。判定安培力方向。2.电流方向和电荷运动方向的关系。电流方向和电荷运动方向的关系。3.安培力方向和洛伦兹力方向的关系。安培力方向和洛伦兹力方向的关系。4.电荷运动方向、磁场方向、洛伦兹力电荷运动方向、磁场方向、洛伦兹力方向的关系。方向的关系。 想一想二、洛伦

6、兹力的方向二、洛伦兹力的方向左手定则：伸开左手左手定则：伸开左手, ,使拇指与其余四指垂直使拇指与其余四指垂直且处于同一平面内且处于同一平面内; ;让磁感线从掌心进入让磁感线从掌心进入, ,使四使四指指向正电荷运动的方向指指向正电荷运动的方向, ,拇指所指的方向就拇指所指的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向是正电荷所受洛伦兹力的方向 FvqFv-q如果是如果是负电荷负电荷, ,我们应如何判定洛伦兹力的方向我们应如何判定洛伦兹力的方向? ?四指的方向四指的方向电流的方向电流的方向正电荷的运动方向正电荷的运动方向负电荷运动的负电荷运动的反反方向方向二、洛伦兹力的方向二、洛伦兹力的方向vF FvF F

7、vB BF F垂直于纸面垂直于纸面向外向外F F垂直于纸面垂直于纸面向外向外v甲甲乙乙丙丙丁丁训练巩固：训练巩固：试判断下图中的带电粒子刚进入磁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场时所受洛伦兹力的方向 B BB BB B1 1、以相同速度进入同一磁场的、以相同速度进入同一磁场的正、负正、负电荷受到电荷受到的洛伦兹力方向的洛伦兹力方向相反相反2 2、洛伦兹力的方向、洛伦兹力的方向垂直垂直于于v v和和B B组成的平面组成的平面B F洛洛v洛伦兹力大小可能会与哪些因素有关洛伦兹力大小可能会与哪些因素有关? ?当电荷运动方向跟磁场方向垂直时洛伦兹力当电荷运动方向跟磁场方向垂直时洛伦

8、兹力的大小跟三个因素相关的大小跟三个因素相关: :1.1.磁感应强度磁感应强度B B2.2.电荷量电荷量q q3.3.电荷运动快慢电荷运动快慢v v三、洛伦兹力的大小三、洛伦兹力的大小v vv vv vv v三、洛伦兹力的大小三、洛伦兹力的大小IF(1)(1)通电导线中的电流通电导线中的电流(2)(2)通电导线所受的安培力通电导线所受的安培力(3)(3)这段导线内的自由电荷数这段导线内的自由电荷数(4)(4)每个电荷所受的洛伦兹力每个电荷所受的洛伦兹力nqvSI LnqvSBBILF)(安设有一段长设有一段长L L，横截面积，横截面积S S的导线，的导线，单位体积内的自由电荷数单位体积内的自由

9、电荷数n n，每个自由，每个自由电荷的电荷量电荷的电荷量q q，自由电荷定向移动的，自由电荷定向移动的速率速率v v. . 这段通电导线垂直磁场方向放这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度入磁感应强度B B的匀强磁场中，求的匀强磁场中，求nSLN qvBnSLLnqvSBNFF)(安洛qvBF洛电荷量为电荷量为q q的粒子以速度的粒子以速度v v运动时运动时, ,如果速如果速度方向与磁感应强度方向度方向与磁感应强度方向垂直垂直, ,那么粒子所受那么粒子所受的洛伦兹力为的洛伦兹力为( (v v垂直垂直B)B)三、洛伦兹力的大小三、洛伦兹力的大小问题问题: :若带电粒子不垂直射入磁场若带电粒子不垂

10、直射入磁场, ,粒子粒子受到的洛伦兹力又如何呢受到的洛伦兹力又如何呢? ?V2V1( (vBvB) )( (vBvB) )特例特例: :qvBF洛0洛F当运动电荷的速度当运动电荷的速度v v方向与磁感应强度方向与磁感应强度B B方方向的夹角为向的夹角为，电荷所受的洛伦兹力大小为，电荷所受的洛伦兹力大小为 单位：单位：F F(N)(N)，q q(C(C) )，v(m/sv(m/s), ), B B(T)(T)三、洛伦兹力的大小三、洛伦兹力的大小sinqvBF洛课课 堂堂 练练 习习电子的速率电子的速率v=3106m/s,垂直射入垂直射入B=0.10T的匀强磁的匀强磁场中场中,它受到的洛伦兹力是多

11、大它受到的洛伦兹力是多大?当一带正电当一带正电q q的粒子以速度的粒子以速度v v沿螺线管中轴线进沿螺线管中轴线进入该通电螺线管入该通电螺线管, ,若不计重力若不计重力, ,则则( )( )A A带电粒子速度大小改变带电粒子速度大小改变B B带电粒子速度方向改变带电粒子速度方向改变C C带电粒子速度大小不变带电粒子速度大小不变D D带电粒子速度方向不变带电粒子速度方向不变课课 堂堂 练练 习习课课 堂堂 练练 习习电荷量为电荷量为q q的粒子在匀强磁场中运动，下列的粒子在匀强磁场中运动，下列说法正确的是说法正确的是( )( )A A只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同B B如果把如果把q q改为改为-q-q，且速度反向，大小不变，且速度反向，大小不变，则洛伦兹力的大小方向不变则洛伦兹力的大小方向不变C C洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直，洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直，磁场方向一定与电荷运动方向垂直磁场方向一定与电荷运动方向垂直D D粒子的速度一定变化粒子的速度一定变化1 1、洛伦兹力、洛伦兹