运动电荷在磁场中受到的力课件

1、3.5运动电荷在磁场中受到的力,1、什么叫做安培力？,把通电导线在磁场中受到的力叫做安培力。,【复习回顾】,2、如何计算安培力的大小？,【复习回顾】,(1) 当电流方向与磁场方向垂直时，它所受的安培力最大为 F = ILB 。,(2) 当电流方向与磁场方向一致时，导线不受安培力。,2、如何计算安培力的大小？,【复习回顾】,(3) 当电流方向与磁场方向成 角时，导线所受安培力介于最大值和 0 之间。,F = ILB sin,B,B,3、如何判定安培力的方向？,【复习回顾】,左手定则：伸开左手，使拇指跟与其余四指垂直，并且都与手掌在同一平面内，让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所

2、指的方向就是通电导线在磁场中所受的安培力的方向。,知识回顾,判断下列图中安培力的方向：,电流是如何形成的？,磁场对通电导线（电流）有力的作用，而电流是电荷的定向运动形成的，由此你会想到了什么？,磁场可能对运动电荷有力的作用。,导体中的电流是由电荷的定向移动产生的,真空阴极射线管,实验验证,演示：阴极射线在磁场中的偏转.MPG,当电子射线管的周围不存在磁场时，,电子的运动轨迹是直线,当电子射线管的周围存在磁场时，,电子的运动轨迹是曲线,磁场对运动电荷有力的作用,结论,一、洛伦兹力,1、运动电荷在磁场中受到的力称为洛伦兹力.,2.洛伦兹力与安培力的关系：,安培力是洛伦兹力的宏观表现。 洛伦兹力是安

3、培力的微观本质。,洛伦兹（18531928）,洛伦兹，荷兰物理学家，首先提出磁场对运动电荷有作用力的观点。 洛伦兹创立了经典电子论，提出了洛伦兹变换公式，1902年与其学生塞曼共同获得诺贝尔物理学奖。为纪念洛伦兹的卓著功勋，荷兰政府决定从1945年起，把他的生日定为“洛伦兹节”。,猜想：能不能用左手定则来判定？ 推理：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，因此，可以用左手定则判定洛伦兹力的方向。,洛仑兹力F洛的方向如何确定？,思考,二.洛伦兹力的方向-左手定则,1、伸开左手，使大拇指和其余四指垂直且处于同一平面内，把手放入磁场中，让磁感线穿入手心，使

4、四指指向正电荷运动的方向，那么拇指所指的方向就使正电荷所受洛伦兹力的方向。,2、 如果运动的是负电荷，则四指指向负电荷运动的反方向，那么拇指所指的方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向。,下图中电子束的偏转方向？,1,实验验证：,实验事实证明左手定则适用于洛伦兹力方向的判定。,课堂训练,q,竖直向上,竖直向上,垂直纸面向内,垂直纸面向外,判断下列粒子进入磁场时所受的洛伦兹力的方向,1、下列各图中带电粒子刚刚进入磁场，试判断这时粒子所受洛伦兹力的方向, ,V,垂直纸面向外,垂直纸面向里,FL=0,FL=0,课堂练习:,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的大小跟三

5、个因素相关:,1.磁感应强度B,2.电荷量q,3.电荷运动快慢v,三、洛伦兹力的大小,设有一段长为L，横截面积为S的直导线，单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，自由电荷定向移动的速率为v.这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中，求洛伦兹力,三、洛伦兹力的大小,设有一段长为L，横截面积为S的直导线，单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，自由电荷定向移动的速率为v。这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中，求 （1）电流强度I （2）通电导线所受的安培力 （3）这段导线内的自由电荷数 （4）每个电荷所受的洛伦兹力,三、洛伦兹力大小,(

6、1)通电导线中的电流 (2)通电导线所受的安培力 (3)这段导线内的自由电荷数 (4)每个电荷所受的洛伦兹力,单位：F(N)，q(C)，v(m/s), B(T),I,v,v,v,v,(适用条件：速度方向与磁场方向垂直),(1)通电导线中的电流 (2)通电导线所受的安培力 (3)这段导线内的自由电荷数 (4)每个电荷所受的洛伦兹力,1. F洛=qVB ( VB）,2.F洛= 0 ( VB）,3.当V与B成一角度时,三、洛伦兹力大小,B,v,F,V2,V1,为B和v之间的夹角,1. F洛=qVB ( VB）,2.F洛= 0 ( VB）,3.当V与B成一角度时,F洛=qVBsin,三、洛伦兹力大小,

7、F洛=qvB =1.6010-1931060.10N =4.810-14N,电子的速率v=3106m/s,垂直射入B=0.10T的匀强磁场中,它受到的洛伦兹力是多大?,课 堂 练 习,解：因为v垂直B,所以所受洛伦兹力大小,思考与讨论,（1）洛伦兹力方向与带电粒子的运动方向有什么关系？ 洛伦兹力方向与带电粒子运动方向垂直 （2）洛伦兹力带电粒子运动的速度有什么影响？ 只改变粒子速度的方向，不改变粒子速度的大小 （3）洛伦兹力对带电粒子做的功是多少？ 由于洛伦兹力方向始终与带电粒子运动方向垂直， 所以洛伦兹力对运动电荷不做功,F v F B,课堂训练,1、电子以初速度V垂直进入磁感应强度为B的匀

8、强磁场中,则 ( ) A.磁场对电子的作用力始终不变. B.磁场对电子的作用力始终不做功 C.电子的速度始终不变. D. 电子的动能始终不变,BD,小 结,1、洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力 安培力是洛伦兹力的宏观表现 2、洛伦兹力的方向：左手定则 F v F B 3、洛伦兹力大小： F洛=qVBsin VB F洛=qVB VB F洛= 0 4、特点：洛伦兹力只改变速度的方向，不改变 速度的大小，洛伦兹力对运动电荷不做功,1、下列各图中带电粒子刚刚进入磁场，试判断这时粒子所受洛伦兹力的方向, ,V,垂直纸面向外,垂直纸面向里,FL=0,FL=0,课堂练习:,2：为了研究某种放射源发出的未知射

9、线，物理探究者把放射源置于匀强磁场中，射线分裂成a、b、c三束，请分析三束射线的电性。,3、如图所示，在电子射线管上方平行放置一通有自左向右电流的长直导线，则电子射线将（ ） A、向上偏 B、向下偏 C、向纸内偏 D、向纸外偏,试证明：带电粒子具有速度 时，才 能沿着图示虚线路径通过这个速度选择器。,【知识应用】：,v,3.（书98页第三题）在如图所示的平行板器件中，电场强度E和磁感应强度B相互垂直。具有不同水平速度的带电粒子射入后发生偏转的情况不同。这种装置能把具有某一特定速度的粒子选择出来，所以叫做速度选择器。,在图所示的平行板之间，电场强度E和磁感应强度B相互垂直，具有不同水平速度的带电

10、粒子射入后发生偏转的情况不同。这种装置能把具有某一特定速度的粒子选择出来，所以 叫做速度选择器.若带正电粒子入射速度 则下列说法正确的是( ),课堂练习,课堂练习,A. 粒子动能一定增加，电场力做正功B. 粒子所受洛伦兹力一定增大，洛伦兹力做正功C. 粒子动能一定减少，洛伦兹力不做功D. 电场力不做功，洛伦兹力做正功,答案 A,以相同速度进入同一磁场的正、负电荷受到的洛伦兹力方向相反。,（2）若A、B两板相距为d，板间的磁场按匀强磁场处理，磁感应强度为B，等离子体以速度v沿垂直于B的方向射入磁场，该发电机的电动势是多大？(提示：复习第二章第二节电动势的有关知识。),4、（书98页第4题）如图所

11、示，磁流体发电机是一项新兴技术，它可以把物体的内能直接转化为电能。平行金属板A、B之间有一个很强的磁场，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）喷入磁场，A、B两板间便产生电压。如果把A、B和用电器连接，A、B就是一个直流电源的两个电极。 （1）图中A、B板哪一个是发电机的正极。,N,S,N,S,N,S,N,S,四、电视显像管的工作原理,1、要是电子打在A点，偏转磁场应该沿什么方向？,垂直纸面向外,2、要是电子打在B点，偏转磁场应该沿什么方向？,垂直纸面向里,3、要是电子打从A点向B点逐渐移动，偏转磁场应该怎样变化？,先垂直纸面向外并逐渐减小， 然后垂直纸面向里并逐渐增大。,2、要使电子打在A点,偏转磁场应该沿什么方向?,垂直纸面向外,3、要是电子打在B点,偏转磁场应该沿什么方向?,垂直纸面向里,4、要是电子打的点从A点向B点逐渐移动,偏转磁场应该怎样变化？,先垂直纸面向外并逐渐减小,后垂直纸面向里并逐渐增大.,【思考与讨论】,1、要使电子打在O点,偏转磁场应该沿