第五节磁场对运动电荷的作用

1、磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用 广东汕头：连红权广东汕头：连红权学习目标学习目标 1、知道什么是洛伦兹力、知道什么是洛伦兹力.利用左手定则利用左手定则判断洛伦兹力的方向判断洛伦兹力的方向. 2、知道洛伦兹力大小的推理过程、知道洛伦兹力大小的推理过程. 3、掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，、掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算受到洛伦兹力大小的计算. 4、了解、了解v和和B垂直时的洛伦兹力大小及垂直时的洛伦兹力大小及方向判断方向判断.理解洛伦兹力对电荷不做功理解洛伦兹力对电荷不做功. 5、了解电视显像管的工作原理、了解电视显像管的工作原理 图中：图中：B=4.010-

2、2 T，导线长，导线长L=10 cm，I=1 A. 求：导线所受求：导线所受的安培力大小？方向？的安培力大小？方向？ 解：解：F=BIL=410-2 T1 A0.1 m=410-3 N 什么是电流？什么是电流？ 电荷的定向移动形成电流电荷的定向移动形成电流. 磁场对电流有力的作用，电流是磁场对电流有力的作用，电流是由电荷的定向移动形成的，我们由电荷的定向移动形成的，我们会想到：这个力可能是作用在运会想到：这个力可能是作用在运动电荷上的，而安培力是作用在动电荷上的，而安培力是作用在运动电荷上的力的宏观表现运动电荷上的力的宏观表现.演示实验观察演示实验观察磁场阴极射线在磁场阴极射线在磁场中的偏转磁

3、场中的偏转（100页图页图3。5-1） 1、洛伦兹力的方向和大小、洛伦兹力的方向和大小 洛伦兹力：运动电荷在磁场中受到的洛伦兹力：运动电荷在磁场中受到的作用力作用力. 通电导线在磁场中所受通电导线在磁场中所受安培力是洛伦安培力是洛伦兹力的宏观表现兹力的宏观表现. 磁场对电流作用力的磁场对电流作用力的实质是磁场对运实质是磁场对运动电荷的作用力动电荷的作用力 判洛伦兹力的方向步骤判洛伦兹力的方向步骤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.（电（电流方向和正电荷运动方向相同，和负电流方向和正电荷运动方向相同，和负电荷运动方向相反）荷运动方向相反）F安的方向和洛伦兹力方向关系安的方向

4、和洛伦兹力方向关系.（F安安的方向和正电荷所受的洛伦兹力的方向的方向和正电荷所受的洛伦兹力的方向相同，和负电荷所受的洛伦兹力的方向相同，和负电荷所受的洛伦兹力的方向相反相反.）电荷运动方向、磁场方向、洛伦兹力方电荷运动方向、磁场方向、洛伦兹力方向的关系向的关系.（学生分析总结）（学生分析总结） 【明确【明确】 正电荷运动方向应与左手四指指向正电荷运动方向应与左手四指指向一致。一致。负电荷运动方向则应与左负电荷运动方向则应与左手四指指向相反手四指指向相反(先先确定确定负电荷形成电流的方向负电荷形成电流的方向，再用左手定则判定再用左手定则判定) 判断下图中所示的带电粒子刚进判断下图中所示的带电粒子

5、刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向入磁场时所受的洛伦兹力的方向 洛伦兹力的大小洛伦兹力的大小 洛伦兹力的大小洛伦兹力的大小 设有一段长度为设有一段长度为L的通电导线，横的通电导线，横截面积为截面积为S，导线每单位体积中含，导线每单位体积中含有的自由电荷数为有的自由电荷数为n，每个自由电，每个自由电荷的电量为荷的电量为q，定向移动的平均速，定向移动的平均速率为率为v，将这段导线垂直于磁场方，将这段导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为向放入磁感应强度为B的磁场中的磁场中. 问题这段导线中电流问题这段导线中电流I的微观表达式是多少？的微观表达式是多少？ I的微观表达式为的微观表达式为I=nqSv 问题这

6、段导体所受的安培力为多大？问题这段导体所受的安培力为多大？ F安安=BIL 问题这段导体中含有多少自由电荷数？问题这段导体中含有多少自由电荷数？这段导体中含有的电荷数为这段导体中含有的电荷数为nLS. 问题每个自由电荷所受的洛伦兹力大小为多问题每个自由电荷所受的洛伦兹力大小为多大？大？洛伦兹力的大小 安培力可以看作是作用在每个运动上的洛伦兹力安培力可以看作是作用在每个运动上的洛伦兹力F的合力，这段导体中含有的自由电荷数为的合力，这段导体中含有的自由电荷数为nLS,所以所以 F= F安安/nLS = BIL/nLS = nqvSLB/nLS =qvB“思考与讨论思考与讨论” 说明由洛伦兹力所引起

7、的带电粒子运说明由洛伦兹力所引起的带电粒子运动的方向总是与洛伦兹力的方向相垂动的方向总是与洛伦兹力的方向相垂直的，所以它对运动的带电粒子总是直的，所以它对运动的带电粒子总是不做功的。不做功的。 例例1 1、来自宇宙的质子流，以、来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子在进上空的某一点，则这些质子在进入地球周围的空间时，将入地球周围的空间时，将( )( ) A A. .竖直向下沿直线射向竖直向下沿直线射向 B B. .相对于预定地面向东偏转相对于预定地面向东偏转 C C. .相对于预定点稍向西偏转相对于预定点稍向西偏转 D D. .相对

8、于预定点稍向北偏转相对于预定点稍向北偏转B 例例2 2：一电荷：一电荷Q Q在某一匀强磁场中沿在某一匀强磁场中沿垂直于磁场方向的圆周运动垂直于磁场方向的圆周运动, ,判断下判断下面几种说法是否正确面几种说法是否正确, ,并说明理由并说明理由. .A A. .只要速度的大小相同只要速度的大小相同, ,所受的洛伦所受的洛伦兹力就相同兹力就相同B B. .如果速度不变如果速度不变, ,把电荷把电荷Q Q改为改为- -Q Q, ,洛洛伦兹力的方向将反向伦兹力的方向将反向, ,但大小不变但大小不变 C C. .如果速度不变如果速度不变, ,把把B B反向反向, ,洛伦兹力洛伦兹力的方向将反向的方向将反向

9、, ,但大小不变但大小不变例例3 3、在只受洛伦兹力的条件下在只受洛伦兹力的条件下, ,关于带关于带电粒子在匀强磁场中的运动电粒子在匀强磁场中的运动, ,下列说法中下列说法中正确的是正确的是D D、洛伦兹力始终与洛伦兹力始终与速度垂直，所以粒速度垂直，所以粒子在运动过程中的动能保持不变子在运动过程中的动能保持不变C C、洛伦兹力始终与洛伦兹力始终与速度垂直，所以速度垂直，所以洛洛伦兹力不做功；伦兹力不做功；B B、洛伦兹力只改变洛伦兹力只改变带电粒子带电粒子运动方向运动方向A A、只要粒子的速度大小相同，带电量只要粒子的速度大小相同，带电量相同，粒子所受相同，粒子所受洛伦兹力大小就相同洛伦兹力大小就相同显像管的工作原理显像管的工作原理 （1）原理）原理 ：应用电子束磁偏转的：应用电子束磁偏转的道理道理 （2）构造）构造 ：由电子枪（阴极）、：由电子枪（阴极）、偏转线圈、荧光屏等组成（介绍各偏转线圈、荧光屏等组成（介绍各部分的作用部分的作