高二物理 3.5磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力教學(xué)課件.ppt

運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力 引言 電視機(jī)顯像管中的電子只是細(xì)細(xì)的一束 為什么能使整個(gè)屏幕發(fā)光 從宇宙深處射來的帶電粒子 為什么不能直接射地球 為什么只在地球兩極形成絢麗多彩的極光 解開這些問題的鑰匙就是本節(jié)學(xué)習(xí)的磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用規(guī)律 知識(shí)構(gòu)建 探究一 既然磁場(chǎng)對(duì)電流有力的作用 而電流是由電荷的定向移動(dòng)形成的 那么磁場(chǎng)是否對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷也有作用力呢 1 運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力稱為洛倫茲力 條件 且和不共線 相關(guān)知識(shí) 探究二 我們?cè)?jīng)用左手定則判定安培力的方向 能不能用類似的方法判定運(yùn)動(dòng)電荷 電子束 的受力方向呢 左手定則 伸開左手 使拇指與其余四個(gè)手指垂直 并且都與手掌在同一平面內(nèi) 讓磁感線從掌心進(jìn)入 并使四指指向正電荷運(yùn)動(dòng)的方向 這時(shí)拇指所指的方向就是運(yùn)動(dòng)正電荷所受洛倫茲力的方向 2 洛倫茲力的方向 說明 安培力和洛倫茲力在本質(zhì)上屬同一種力 安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn) 洛倫茲力是安培力的微觀本質(zhì) 1 在用左手定則判斷運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中所受洛倫茲力的方向時(shí) 對(duì)于正電荷 四指指向電荷的運(yùn)動(dòng)方向 但對(duì)于負(fù)電荷 四指應(yīng)指向電荷運(yùn)動(dòng)的反方向 2 洛倫茲力方向總是與電荷運(yùn)動(dòng)方向和磁場(chǎng)方向垂直 即洛倫茲力的方向總是垂直于電荷運(yùn)動(dòng)方向和磁場(chǎng)方向所決定的平面 f b v三者的方向關(guān)系是f b f v 但b與v不一定垂直 3 由于洛倫茲力始終與速度方向垂直 故洛倫茲力永不做功 探究三 洛倫茲力的大小 推導(dǎo) 設(shè)設(shè)有一段長(zhǎng)為l 橫截面積為s的直導(dǎo)線 單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n 每個(gè)自由電荷的電荷量為q 自由電荷定向移動(dòng)的速率為v 這段通電導(dǎo)線垂直磁場(chǎng)方向放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 求 1 通電導(dǎo)線中的電流 2 通電導(dǎo)線所受的安培力 3 這段導(dǎo)線內(nèi)的自由電荷數(shù) 4 每個(gè)電荷所受的洛倫茲力 電荷量為q的粒子以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí) 如果速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直 那么粒子所受的洛倫茲力為 如果速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的夾角為 粒子受到的洛倫茲力又如何呢 b v 3 洛倫茲力的大小 f f安 以正電荷為例 在太陽創(chuàng)造的諸如光和熱等形式的能量中 有一種能量被稱為 太陽風(fēng) 這是一束可以覆蓋地球的強(qiáng)大的帶電亞原子顆粒流 該太陽風(fēng)在地球上空環(huán)繞地球流動(dòng) 以大約每秒400公里的速度撞擊地球磁場(chǎng) 磁場(chǎng)使該顆粒流偏向地磁極下落 它們與氧和氮的原子碰撞 擊走電子 使之成為激發(fā)態(tài)的離子 這些離子發(fā)射不同波長(zhǎng)的輻射 產(chǎn)生出紅 綠或藍(lán)等色的極光特征色彩 形成極光 在南極地區(qū)形成的叫南極光 在北極地區(qū)同樣可看到這一現(xiàn)象 稱之為北極光 應(yīng)用 電視顯像管的工作原理 1 構(gòu)造 電子槍 陰極 偏轉(zhuǎn)線圈 熒光屏等 2 原理 應(yīng)用電子束磁偏轉(zhuǎn)的原理 電子束在熒光屏上掃描一行之后 迅速返回 虛線 再做下一次掃描 直到熒光屏的下端 磁流體發(fā)電機(jī) 1 磁流體發(fā)電是一項(xiàng)新興技術(shù) 它可以把內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能 2 根據(jù)左手定則 如右圖中的b板是發(fā)電機(jī)正