第五节 运动电荷在磁场中受到的力(第1课时)

1、学习目标：,1、知道什么是洛伦兹力.利用左手定则判断洛伦兹力的方向. 2、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,受到洛伦兹力大小的计算. 4、了解v和B垂直时的洛伦兹力大小及方向判断.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.,3.5 磁场对运动电荷的作用力,(洛伦兹力),复习回顾,方向:,运用左手定则判断安培力的方向,安培力:,1、磁场对通电导线的作用力,大小:,左手定则,为B和I 之间的夹角,2、通电导线中的电流是怎样形成的呢?,【思考】既然磁场对电流有力的作用,而电流是由电荷的定向移动形成的.那么磁场是否对运动电荷也有作用力呢?,电荷的定向移动

2、形成的,为什么磁场对通电导线有作用力?,电子射线管的原理: 从阴极发射出来电子，在阴阳两极间的高压作用下，使电子加速，形成电子束，轰击到长条形的荧光屏上激发出荧光，可以显示电子束的运动轨迹。,让事实说话,实验现象： 在没有外磁场时，电子束沿直线运动，将蹄形磁铁靠近阴极射线管，发现电子束运动轨迹发生了弯曲。,结论：磁场对运动电荷有作用力.,荷兰物理学家，他是电子论的创始人、相对论中洛伦兹变换的建立者，并因在原子物理中的重要贡献（塞曼效应）获得第二届（1902年）诺贝尔物理学奖。被爱因斯坦称为“我们时代最伟大，最高尚的人”。,荷兰物理学家 洛伦兹 (Lorentz， 18531928),运动电荷在

3、磁场中受到的作用力磁场对运动电荷的作用力,磁场对电流有安培力的作用,而电流是由电荷定向运动形成的,且磁场对运动电荷有洛伦兹力的作用.所以安培力是洛伦兹力的宏观表现.,一、洛伦兹力的定义,为什么磁场对通电导线有作用力?,安培力,洛仑兹力,磁场对电流的作用,磁场对运动电荷的作用,因,果,微观原因,宏观表现,1.判定安培力方向。 2.电流方向和电荷运动方向的关系。 3.安培力方向和洛伦兹力方向的关系。 4.电荷运动方向、磁场方向、洛伦兹力方向的关系。,想一想,二、洛伦兹力的方向,左手定则：伸开左手,使拇指与其余四指垂直且处于同一平面内;让磁感线从掌心进入,使四指指向正电荷运动的方向,拇指所指的方向就

4、是正电荷所受洛伦兹力的方向,如果是负电荷,我们应如何判定洛伦兹力的方向?,四指的方向,电流的方向,正电荷的运动方向 负电荷运动的反方向,二、洛伦兹力的方向,B,F垂直于纸面向外,F垂直于纸面向外,甲,乙,丙,丁,训练巩固：试判断下图中的带电粒子刚进入磁场时所受洛伦兹力的方向,B,B,B,1、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、洛伦兹力的方向 垂直于v和B组成的平面,B,F洛,v,心得体会,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

5、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,三、洛伦兹力的大小,(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),电荷量为q的粒子以速度v运动时,如果速度方向与磁感应强度方向垂直,那么粒子所受的洛伦兹力为,(v垂直B),三、洛伦兹力的大小,问题:若带电粒子不垂直射入磁场,粒子受到的洛伦兹力又如何呢?,B,v,F,V2,V1,当运动电荷的速度v方向与磁感应强度

6、B方向的夹角为，电荷所受的洛伦兹力大小为,单位：F(N)，q(C)，v(m/s), B(T),三、洛伦兹力的大小,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,当一带正电q的粒子以速度v沿螺线管中轴线进入该通电螺线管,若不计重力,则( ) A带电粒子 速度大小改变 B带电粒子速度方向改变 C带电粒子速度大小不变 D带电粒子速度方向不变,CD,课 堂 练 习,电荷量为q的粒子在匀强磁场中运动，下列说法正确的是( ) A只

7、要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同 B如果把q改为-q，且速度反向，大小不变，则洛伦兹力的大小方向不变 C洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直，磁场方向一定与电荷运动方向垂直 D粒子的速度一定变化,B,课 堂 练 习,来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子在进入地球周围的空间时，将( ) A竖直向下沿直线 射向地面 B相对于预定地面 向东偏转 C相对于预定点稍向西偏转 D相对于预定点稍向北偏转,B,课 堂 练 习,瑞典斯特哥尔摩的极光,美国阿拉斯加州的极光,北极极光,德国下萨可森州极光,冰岛的极光,人类首次拍到南北极光“同放光彩”奇景,以正电荷为例,在太阳创造的诸如光和热等形式的能量中，有一种能量被称为“太阳风”。这是一束可以覆盖地球的强大的带电亚原子颗粒流，该太阳风在地球上空环绕地球流动，以大约每秒400公里的速度撞击地球磁场，磁场使该颗粒流偏向地磁极下落，它们与氧和氮的原子碰撞，击走电子，使之成为激发态的离子，这些离子发射不同波长的辐射，产生出红、绿或蓝等色的极光特征色彩，形成极光。在南极地区形成的叫南极光。在北