第2单元 磁场对运动电荷的作用――洛伦兹力

1、第2单元 磁场对运动电荷的作用洛伦兹力一 洛伦兹力的方向左手定则：1、 四指指向正电荷的运动方向或负电荷运动的反方向2、 大拇指指向洛伦兹力的方向3、 f B f v vFFvv力向里4、q、v、B三者有一个或三个“反向”，则f变向 若有两个“反向”则f反向不变（1）电荷静止，f0（2）vB，f0（3）vB，f 最大A B二洛伦兹力的大小已知：I B匀强、导线截面积s、电荷电量q、电荷定向移动速率v单位体积内电荷数n、导线长度L有： 三洛伦兹力不做功1、判断三种粒子电荷的正负2、三个完全相同的金属带电球，同一高度，同时下落（1）落地速度V1 V3 V2 （2）下落时间 t1 t2 t3 vFf

2、 = 2eBvEB四、带 电 粒 子 的 圆 周 运 动1、运动状态匀速圆周运动v 匀强B，忽略重力f v，洛伦兹力不做功，速率不变f q v B，充当向心力2轨道半径和周期半径周期 周期与速率无关，对于确定的磁场，周期取决于荷质比。五、电流表构造：（1） 蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地福向分布的（2）铝框上绕有线囵，铝框转轴上装有两个螺旋弹簧和一个指针六、安培分子电流假说 导体中的电流是由大量的自由电子的定向移动而形成的，而电流的周国又有磁场，所以电流的磁场应该是由于电荷的运动产生的那么，磁铁的磁场是否也是由电荷的运动产生的呢？ 安培提出在磁铁中分子、原于存在着一种环形电流一一分子电流，分子

3、电流使每个物质微粒都成为微小的磁体磁铁的分子电流的取向大致相同时，对外显磁性；磁铁的分子电流取向杂乱无章时，对外不显磁性。近代的原子结构理论证实了分子电流的存在根据物质的微观结构理论，微粒原子由原子核和核外电子组成，原子核带正电，核外电子带负电，电子在库仑力的作用下，绕核高速旋转，形成分子电流可见，磁铁和电流的磁场本质上都是运动电荷产生的例题举例I【例1】 半导体靠自由电子（带负电）和空穴（相当于带正电）导电，分为p型和n型两种。p型中空穴为多数载流子；n型中自由电子为多数载流子。用以下实验可以判定一块半导体材料是p型还是n型：将材料放在匀强磁场中，通以图示方向的电流I，用电压表判定上下两个表

4、面的电势高低，若上极板电势高，就是p型半导体；若下极板电势高，就是n型半导体。试分析原因。解：分别判定空穴和自由电子所受的洛伦兹力的方向，由于四指指电流方向，都向右，所以洛伦兹力方向都向上，它们都将向上偏转。p型半导体中空穴多，上极板的电势高；n型半导体中自由电子多，上极板电势低。MNBOv【例2】 如图直线MN上方有磁感应强度为B的匀强磁场。正、负电子同时从同一点O以与MN成30角的同样速度v射入磁场（电子质量为m，电荷为e），它们从磁场中射出时相距多远？射出的时间差是多少？解：由公式知，它们的半径和周期是相同的。只是偏转方向相反。先确定圆心，画出半径，由对称性知：射入、射出点和圆心恰好组成正三角形。所以两个射出点相距2r，由图还可看出，经历时间相差2T/3。答案为射出点相距，时间差为。关键是找圆心、找半径和用对称。 【例3】长为L的水平极板间，有垂直纸面向内的匀强磁场，如图所示，磁感强度为B，板间距离也为L，板不带电，现有质量为m，电量为q的带正电粒子（不计重力），从左边极板间中点处垂直磁感线以速度v水平射入磁场，欲使粒子不打在极板上，可采用的办法是：A使粒子的速度v5BqL/4m；C使粒子的速度vBqL/m；D使粒子速度BqL/4mv5BqL/4m时粒子能从右边穿出。粒子擦着