高二物理选修1-12.4《磁场对运动电荷的作用》

1、2.4磁场对运动电荷磁场对运动电荷的作用的作用判断下列图中安培力的方向判断下列图中安培力的方向若已知上图中：若已知上图中：B=4.010-2 T，导线长，导线长L=10 cm，I=1 A。求：通电导线所受的安。求：通电导线所受的安培力大小？培力大小？ 电流是如何形成的？电流是如何形成的？电流是电荷的定向运动形成的，而磁场对电流是电荷的定向运动形成的，而磁场对电流（通电导线）有力的作用，由此你会电流（通电导线）有力的作用，由此你会想到了什么？想到了什么？磁场可能对运动电荷有力的作用磁场可能对运动电荷有力的作用。用阴极射线管研究磁场对运动电荷的作用。用阴极射线管研究磁场对运动电荷的作用。 实验验证

2、实验验证 在真空玻璃管内安装一个阴极、一个阳极。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。阴极能够发阴极接高电压的负极、阳极接正极。阴极能够发射电子射电子, ,电子束在两极之间的电场力的作用下从电子束在两极之间的电场力的作用下从阴极飞向阳极。这个管子叫做电子射线管。阴极飞向阳极。这个管子叫做电子射线管。为了显示电子束运动为了显示电子束运动的情况的情况, ,管内装有长条管内装有长条形的荧光屏形的荧光屏, ,屏上的物屏上的物质受到电子的撞击时质受到电子的撞击时能够发光。能够发光。洛伦兹（洛伦兹（18531928）洛伦兹，荷兰物理学家，洛伦兹，荷兰物理学家，首先提出磁场对

3、运动电荷首先提出磁场对运动电荷有作用力的观点。有作用力的观点。 洛伦洛伦兹创立了经典电子论，提兹创立了经典电子论，提出了洛伦兹变换公式，出了洛伦兹变换公式，1902年与其学生塞曼共同年与其学生塞曼共同获得诺贝尔物理学奖。为获得诺贝尔物理学奖。为纪念洛伦兹的卓著功勋，纪念洛伦兹的卓著功勋，荷兰政府决定从荷兰政府决定从1945年起，年起，把他的生日定为把他的生日定为“洛伦兹洛伦兹节节”。一、洛伦兹力一、洛伦兹力1、洛仑兹力：磁场对运动电荷有力的作用、洛仑兹力：磁场对运动电荷有力的作用2、洛伦兹力与安培力的关系：洛伦兹力与安培力的关系： 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

4、力是安培力的洛伦兹力是安培力的微观本质。微观本质。vv1、伸开左手，使大拇指和其余、伸开左手，使大拇指和其余四指垂直且处于同一平面内，把四指垂直且处于同一平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿手放入磁场中，让磁感线垂直穿过手心，四指指向过手心，四指指向正电荷正电荷运动的运动的方向，那么拇指所指的方向就是方向，那么拇指所指的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向。正电荷所受洛伦兹力的方向。 2、 如果运动的是如果运动的是负电荷负电荷，则四，则四指指向指指向负电荷负电荷运动的运动的反方向反方向，那么拇指所指的方向就是负电那么拇指所指的方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向。荷所受洛伦兹力的方向。FF洛伦兹力的

5、方向洛伦兹力的方向下图中电子束的偏转方向画的正确吗？下图中电子束的偏转方向画的正确吗？当速度当速度V的方向的方向与与磁感应强度磁感应强度B的方的方向向平行平行时：时：F0BVVB课堂练习课堂练习: 1、判断下列粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力、判断下列粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向。的方向。-qv甲甲F-qv丙丙F垂直纸面向里垂直纸面向里+qv乙乙F+qv丁丁F垂直纸面向外垂直纸面向外【例【例2】关于带电粒子所受洛伦兹力】关于带电粒子所受洛伦兹力F和磁感应强和磁感应强度度B及粒子速度及粒子速度v三者之间的关系，下列说法中正三者之间的关系，下列说法中正确的是确的是AF、B、v三者必定均保持垂

6、直三者必定均保持垂直BF必定垂直于必定垂直于B、v，但，但B不一定垂直于不一定垂直于vCB必定垂直于必定垂直于F、v，但，但F不一定垂直于不一定垂直于vDv必定垂直于必定垂直于F、B，但，但F不一定垂直于不一定垂直于BB电子束的磁偏转电子束的磁偏转 实验装置由一个球形电子射线管和一组线圈组实验装置由一个球形电子射线管和一组线圈组成，可以演示洛伦兹力的大小和方向。通过改成，可以演示洛伦兹力的大小和方向。通过改变电子枪两极间的电压可以改变电子的速度；变电子枪两极间的电压可以改变电子的速度；通过改变线圈中电流的强弱可以改变磁感应强通过改变线圈中电流的强弱可以改变磁感应强度的大小。度的大小。 在演示仪

7、中可以观察到，没有磁场时，在演示仪中可以观察到，没有磁场时，电子束是直进的，外加磁场后，电子电子束是直进的，外加磁场后，电子束的径迹变成圆形。磁场的强弱和电束的径迹变成圆形。磁场的强弱和电子的速度都能影响圆的半径。子的速度都能影响圆的半径。电子束的磁偏转电子束的磁偏转 显像管的工作原理显像管的工作原理 1、电子束是怎样实现偏转的？、电子束是怎样实现偏转的？ 思考与讨论思考与讨论2、在图、在图2.43中，如图所示中，如图所示 （1）要使电子打在）要使电子打在A点，偏转磁点，偏转磁场应该沿什么方向？场应该沿什么方向？（2）要使电子打在）要使电子打在B点，偏转磁点，偏转磁场应该沿什么方向？场应该沿什

8、么方向？（3）要使电子束打在荧光屏上的）要使电子束打在荧光屏上的位置由中心位置由中心O逐渐向逐渐向A点移动，偏点移动，偏转磁场应该怎样变化？转磁场应该怎样变化？3、电子打在荧光屏上只能有一个亮点，为什么整个荧光屏、电子打在荧光屏上只能有一个亮点，为什么整个荧光屏都能发光能？都能发光能？ 垂直纸面向外垂直纸面向外垂直纸面向里垂直纸面向里垂直纸面向外，逐渐增强垂直纸面向外，逐渐增强一个长螺线管中通有电流，把一个带电粒子沿中轴一个长螺线管中通有电流，把一个带电粒子沿中轴线方向射入（不计重力），粒子将在管中线方向射入（不计重力），粒子将在管中A做圆周运动做圆周运动 B沿轴线来回运动沿轴线来回运动C做匀加速直线运动做匀加速直线运动 D做匀速直线运动做匀速直线运动D课后练习课后练习1答：由现象知这束射线答：由现象知这束射线含有不同的粒子。其中向左含有不同的粒子。其中向左的射线为带正电的粒子组成；的射线为带正电的粒子组成；中间的射线为不带电粒子组中间的射线为不带电粒子组成；向右的射线为带负电的成；向右的射线为带负电的粒子组成。粒子组成。2答：甲答：甲 竖直向上；乙竖直向上；乙 竖直向下；竖直向下； 丙丙 垂直纸面向外；丁垂直纸面向外；丁 垂直纸面向里。垂直纸面向里。3答：带电粒子在磁场中径迹弯曲、成答：带电粒子在磁场中径迹弯曲、成螺旋形是由于受到洛伦