高中物理2.4《磁场对运动电荷的作用》新人教版选修1-1

1、磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用思考：思考：1、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，2、作用在导线上的安培力是作用在电荷上、作用在导线上的安培力是作用在电荷上的力的宏观表现。的力的宏观表现。电荷的定向移动电荷的定向移动电流电流形成形成通电导线（电流）通电导线（电流）放磁场中放磁场中受受“安培力安培力”猜测猜测磁场对电荷运动的影响磁场对电荷运动的影响-阴极射线管电子偏转阴极射线管电子偏转.DAT洛伦兹（洛伦兹（18531928），荷兰物理学），荷兰物理学家，家，1902年诺贝尔物年诺贝尔物理学奖的获得者。理学奖的获得者。首先提出首先提出磁场对运动电荷有作用力！磁场

2、对运动电荷有作用力！洛仑兹力洛仑兹力F洛洛大小大小方向方向？u猜想：猜想：能不能用左手定则来判定能不能用左手定则来判定u推理：推理：我们曾经用左手定则判定安培力的方向大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，可以用此，可以用左手定则左手定则判定洛伦兹力的方向判定洛伦兹力的方向u验证：验证：尝试不同方向的磁场对电子束的不同影响，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 洛仑兹力洛仑兹力F F洛洛的方向如何确定？的方向如何

3、确定？思考：思考：vv1 1、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，若四指指向过手心，若四指指向正电荷正电荷运动运动的方向，那么拇指所指的方向就的方向，那么拇指所指的方向就使正电荷所受洛伦兹力的方向。使正电荷所受洛伦兹力的方向。 2 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洛伦兹力的方向洛伦兹力的方向下

4、图中电子束的偏转方向画的方向正确吗？下图中电子束的偏转方向画的方向正确吗？洛仑兹力洛仑兹力F洛洛的大小与什么有关？的大小与什么有关？FVFB请大家猜一猜？请大家猜一猜？速度速度V磁场的磁感应强度磁场的磁感应强度B带电粒子的电荷量带电粒子的电荷量q可以证明：可以证明：洛仑兹力洛仑兹力f的大小等于电荷量的大小等于电荷量q、速度、速度V、磁感应强度、磁感应强度B三者的乘积三者的乘积当速度当速度V的方向与磁感应强度的方向与磁感应强度B的方向垂直时：的方向垂直时：FqvB洛4、洛伦兹力的大小、洛伦兹力的大小当速度当速度V的方向的方向与与磁感应强度磁感应强度B的方向的方向平行平行时：时：F0洛仑兹力有什么

5、特点呢？洛仑兹力有什么特点呢？fVf-q洛仑兹力洛仑兹力F的方向总跟运动的方向总跟运动电荷的速度电荷的速度v的方向垂直。的方向垂直。洛仑兹力只能改变电荷运动的速洛仑兹力只能改变电荷运动的速度方向，不能改变速度的大小。度方向，不能改变速度的大小。洛仑兹力对在磁场中运动的电荷不做功。洛仑兹力对在磁场中运动的电荷不做功。思考思考回顾：天体做圆周运动的受力特点？回顾：天体做圆周运动的受力特点？那运动电荷在磁场中做什么运动？那运动电荷在磁场中做什么运动？电子束的磁偏转电子束的磁偏转 图图2.4-2洛伦兹力演示仪洛伦兹力演示仪下图实验装置可以演示洛伦兹力的大小和方向。它由一个球形电子射线管和下图实验装置可

6、以演示洛伦兹力的大小和方向。它由一个球形电子射线管和一组线圈组成。通过改变电子枪两极间的电压可以改变电子的速度；通过改一组线圈组成。通过改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度的大小。变线圈中电流的强弱可以改变磁感应强度的大小。 加速电压加速电压U加加U加加越大，电子速度越大越大，电子速度越大励磁电流励磁电流励磁电流越大，磁感应强度励磁电流越大，磁感应强度B越大。越大。在演示仪中可以观察到：1、没有磁场时，电子束是直进的。2、外加磁场后，电子束的径迹变成圆形。磁场的强弱和电子的速度都能影响圆的半径R。电子束的磁偏转电子束的磁偏转 2vqvBmRmvR

7、qB电子束在磁场中运动时，若速度的方向和磁电子束在磁场中运动时，若速度的方向和磁场的方向垂直，根据左手定则，运动电荷所场的方向垂直，根据左手定则，运动电荷所受洛伦兹力的方向始终与其速度方向垂直，受洛伦兹力的方向始终与其速度方向垂直，因此洛伦兹力不能改变运动电荷的速率，只因此洛伦兹力不能改变运动电荷的速率，只能改变电荷的运动方向，使其发生偏转所能改变电荷的运动方向，使其发生偏转所以垂直入射到匀强磁场中的带电粒子做匀速以垂直入射到匀强磁场中的带电粒子做匀速圆周运动圆周运动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.

8、43中，如图所示中，如图所示 （1）要是电子打在）要是电子打在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）要是电子打在）要是电子打在B点，偏转点，偏转磁场应该沿什么方向？磁场应该沿什么方向？ （3）要是电子束打在荧光屏上）要是电子束打在荧光屏上的位置由中心的位置由中心O逐渐向逐渐向A点移动，点移动，偏转磁场应该怎样变化？偏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，为什么整个荧光屏都、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？能发光能？ 2显像管的工作原理显像管的工作原理(1)构造：如图构造：如图242所示所示图图242 (2)加速：显像管中

9、有一个阴极，用低压电加速：显像管中有一个阴极，用低压电源加热时放出电子，经高电压加速后电子束源加热时放出电子，经高电压加速后电子束打在荧光屏上，荧光屏就能发光但一细束打在荧光屏上，荧光屏就能发光但一细束电子打在荧光屏上只能使一个点发光，而实电子打在荧光屏上只能使一个点发光，而实际上整个荧光屏发光，这是由磁场作用于电际上整个荧光屏发光，这是由磁场作用于电子束的结果子束的结果(3)偏转：偏转：使电子束偏转的磁场是由两对线使电子束偏转的磁场是由两对线圈产生的，叫做偏转线圈圈产生的，叫做偏转线圈在偏转区的水平方向和竖直方向都加有偏在偏转区的水平方向和竖直方向都加有偏转磁场，其方向、强弱都在不断变化，因

10、此转磁场，其方向、强弱都在不断变化，因此电子束打在荧光屏上的光点就不断来回移动电子束打在荧光屏上的光点就不断来回移动(扫描扫描)电子束从最上一行到最下一行扫描电子束从最上一行到最下一行扫描一遍叫做一场，电视机中每秒要进行一遍叫做一场，电视机中每秒要进行50场扫场扫描，所以我们感到整个荧光屏都在发光描，所以我们感到整个荧光屏都在发光特别提醒：特别提醒：(1)磁场和电场都能使带电粒子偏磁场和电场都能使带电粒子偏转，但磁偏转的角度更大且不会改变粒子的转，但磁偏转的角度更大且不会改变粒子的速度速度(2)电性相反的两个带电粒子沿同一方向垂直电性相反的两个带电粒子沿同一方向垂直进入同一磁场，偏转方向相反进

11、入同一磁场，偏转方向相反总结总结一、洛伦兹力一、洛伦兹力1定义：磁场对定义：磁场对_的力叫洛伦兹力的力叫洛伦兹力2洛伦兹力与安培力的关系：通电导线受到洛伦兹力与安培力的关系：通电导线受到的安培力，是导线中定向运动的电荷受到洛的安培力，是导线中定向运动的电荷受到洛伦兹力的伦兹力的_表现表现运动电荷运动电荷宏观宏观想一想想一想1.洛伦兹力和安培力是同一种性质的力吗？洛伦兹力和安培力是同一种性质的力吗？提示：提示：是同种性质的力是同种性质的力安培力是磁场对通安培力是磁场对通电导线的作用力，其实质是磁场对电流的作电导线的作用力，其实质是磁场对电流的作用力，而电流又是由电荷的定向移动形成的用力，而电流又

12、是由电荷的定向移动形成的,所以磁场对运动电荷的作用力和磁场对电流所以磁场对运动电荷的作用力和磁场对电流的作用力是同种性质的力的作用力是同种性质的力.安培力是洛伦兹力安培力是洛伦兹力的宏观表现的宏观表现,洛伦兹力是安培力的微观形式洛伦兹力是安培力的微观形式二、洛伦兹力的方向二、洛伦兹力的方向洛伦兹力的方向遵循洛伦兹力的方向遵循_定则定则即伸即伸开开_，使拇指与其余四指，使拇指与其余四指_，并且都与手掌在同一个并且都与手掌在同一个_内，让磁感线内，让磁感线从掌心进入，并使四指指向从掌心进入，并使四指指向_运动的方运动的方向，这时向，这时_所指的方向就是运动的正电所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所

13、受洛伦兹力的方向荷在磁场中所受洛伦兹力的方向左手左手左手左手垂直垂直平面平面正电荷正电荷拇指拇指想一想想一想2用左手定则判断正电荷和负电荷所受洛用左手定则判断正电荷和负电荷所受洛伦兹力时四指所指方向是否相同？伦兹力时四指所指方向是否相同？提示：提示：不同不同四指所指的方向为正电荷运动四指所指的方向为正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向，也就是电流的方向或负电荷运动的反方向，也就是电流的方向的方向三、电子束的磁偏转三、电子束的磁偏转洛伦兹力演示仪是由一个球形电子洛伦兹力演示仪是由一个球形电子_和一组和一组_组成组成在演示仪中可在演示仪中可以观察到以观察到,没有磁场时，电子束是没有磁场时，电子束是_的；的；外加磁场后外加磁场后,电子束的径迹变成电子束的径迹变成_影响其半径的因素有磁场的强影响其半径的因