運動電荷在磁場中受力

1、3.5 運動電荷在磁場中受到的力,知識回顧,判斷下列圖中安培力的方向,電流是如何形成的,思考,磁場對通電導線（電流）有力的作用，而電流是電荷的定向運動形成的，由此你會想到了什么,磁場可能對運動電荷有力的作用,真空陰極射線管,實驗：用陰極射線管研究磁場對運動電荷的作用,實驗驗證,當電子射線管的周圍不存在磁場時,電子的運動軌跡是直線,當電子射線管的周圍存在磁場時,電子的運動軌跡是曲線,磁場對運動電荷有力的作用,結(jié)論,一、洛倫茲力,1、運動電荷在磁場中受到的力稱為洛侖茲力,2.洛倫茲力與安培力的關系,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),洛倫茲（18531928,洛倫茲，荷蘭物理

2、學家，首先提出磁場對運動電荷有作用力的觀點。 洛倫茲創(chuàng)立了經(jīng)典電子論，提出了洛倫茲變換公式，1902年與其學生塞曼共同獲得諾貝爾物理學獎。為紀念洛倫茲的卓著功勛，荷蘭政府決定從1945年起，把他的生日定為“洛倫茲節(jié),猜想：能不能用左手定則來判定？ 推理：我們曾經(jīng)用左手定則判定安培力的方向。大量定向移動電荷所受洛倫茲力宏觀表現(xiàn)為安培力，因此，可以用左手定則判定洛倫茲力的方向,洛侖茲力F洛的方向如何確定,思考,洛倫茲力的方向-左手定則,1、伸開左手，使大拇指和其余四指垂直且處于同一平面內(nèi)，把手放入磁場中，讓磁感線穿過手心，使四指指向正電荷運動的方向，那么拇指所指的方向就使正電荷所受洛倫茲力的方向,

3、2、 如果運動的是負電荷，則四指指向負電荷運動的反方向，那么拇指所指的方向就是負電荷所受洛倫茲力的方向,下圖中電子束的偏轉(zhuǎn)方向,1,實驗驗證,實驗事實證明左手定則適用于洛倫茲力方向的判定,既然安培力是導體中所有運動電荷所受洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。安培力大小等于各個帶電粒子所受洛倫茲力的合力。 我們?nèi)绾斡蒄BIL推導出單個粒子所受洛倫茲力的大小公式？說說你的大致思路,洛倫茲力大小的推導,s,若導體單位體積內(nèi)有n個帶電粒子，粒子的電荷量為q，定向移動速度為v，導體橫截面積為S，則導體中電流為,導體長度為L，則導體中帶電粒子個數(shù)為,若把上述導體垂直放入磁感強度為B的勻強磁場中，安培力大小等于各個帶點粒子

4、所受洛倫茲力的合力，則每個粒子所受洛倫茲力大小為,I,S,I=nqvS,N=nSL,說明： 1、FL = qvB只適用于vB的情況 2、若v與B間的夾角為，則FL =qvBsin,洛倫茲力的大小,3、當速度V的方向與磁感應強度B的方向平行時,F0,1、下列各圖中帶電粒子剛剛進入磁場，試判斷這時粒子所受洛倫茲力的方向,V,垂直紙面向外,垂直紙面向里,FL=0,FL=0,課堂練習,2：為了研究某種放射源發(fā)出的未知射線，物理探究者把放射源置于勻強磁場中，射線分裂成a、b、c三束，請分析三束射線的電性,小結(jié),1、洛倫茲力：運動電荷在磁場中受到的作用力,安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn),2、洛倫茲力方向的判斷

5、,左手定則,FV， FB ，F(xiàn) V、B 所在的平面 負電荷的方向與正電荷的相反,3、洛倫茲力的大小,試證明：帶電粒子具有速度 時，才 能沿著圖示虛線路徑通過這個速度選擇器,知識應用,v,1、（書98頁第三題）在如圖所示的平行板器件中，電場強度E和磁感應強度B相互垂直。具有不同水平速度的帶電粒子射入后發(fā)生偏轉(zhuǎn)的情況不同。這種裝置能把具有某一特定速度的粒子選擇出來，所以叫做速度選擇器,2）若A、B兩板相距為d，板間的磁場按勻強磁場處理，磁感應強度為B，等離子體以速度v沿垂直于B的方向射入磁場，該發(fā)電機的電動勢是多大？(提示：復習第二章第二節(jié)電動勢的有關知識。,2、（書98頁第4題）如圖所示，磁流體

6、發(fā)電機是一項新興技術，它可以把物體的內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能。平行金屬板A、B之間有一個很強的磁場，將一束等離子體（即高溫下電離的氣體，含有大量正、負帶電粒子）噴入磁場，A、B兩板間便產(chǎn)生電壓。如果把A、B和用電器連接，A、B就是一個直流電源的兩個電極。 （1）圖中A、B板哪一個是發(fā)電機的正極,N,S,N,S,N,S,N,S,顯像管的工作原理,1、電子束是怎樣實現(xiàn)偏轉(zhuǎn)的,思考與討論,2、在圖2.43中，如圖所示 （1）要是電子打在A點，偏轉(zhuǎn)磁場應該沿什么方向？ （2）要是電子打在B點，偏轉(zhuǎn)磁場應該沿什么方向？ （3）要是電子束打在熒光屏上的位置由中心O逐漸向A點移動，偏轉(zhuǎn)磁場應該怎樣變化,3、電子打

7、在熒光屏上只能有一個亮點，為什么整個熒光屏都能發(fā)光能,如果帶電粒子射入勻強磁場時，初速度跟磁場方向垂直（如圖所示），粒子在洛侖茲力的作用下將做什么運動,思考,洛侖茲力有什么特點呢,f,f,q,洛侖茲力F的方向總跟運動電荷的速度v的方向垂直,洛侖茲力只能改變電荷運動的速度方向，不能改變速度的大小,洛侖茲力對在磁場中運動的電荷不做功,思考,電子束的磁偏轉(zhuǎn),圖2.4-2洛倫茲力演示儀,下圖實驗裝置可以演示洛倫茲力的大小和方向。它由一個球形電子射線管和一組線圈組成。通過改變電子槍兩極間的電壓可以改變電子的速度；通過改變線圈中電流的強弱可以改變磁感應強度的大小,在演示儀中可以觀察到，沒有磁場時，電子束是

8、直進的，外加磁場后，電子束的徑跡變成圓形。磁場的強弱和電子的速度都能影響圓的半徑,電子束的磁偏轉(zhuǎn),科學漫步,科學足跡,例1】如圖所示的是磁感應強度B、正電荷速度v和磁場對電荷的作用力F三者方向的相互關系圖（其中B垂直于F與v決定的平面，B、F、v兩兩垂直）。其中正確的是,例2、來自宇宙的質(zhì)子流，以與地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一點，則這些質(zhì)子在進入地球周圍的空間時，將_ A豎直向下沿直線射向地面 B相對于預定地面向東偏轉(zhuǎn) C相對于預定點稍向西偏轉(zhuǎn) D相對于預定點稍向北偏轉(zhuǎn),例3】一個長螺線管中通有電流，把一個帶電粒子沿中軸線方向射入（若不計重力影響），粒子將在管中 A做圓周運動 B沿軸線

9、來回運動 C做勻加速直線運動 D做勻速直線運動,課外作業(yè),1答：由現(xiàn)象知這束射線含有不同的粒子。其中向左的射線為帶正電的粒子組成；中間的射線為不帶電粒子組成；向右的射線為帶負電的粒子組成,2答：甲 豎直向上；乙 豎直向下；丙 垂直紙面向外；丁 垂直紙面向里,課外作業(yè),課堂練習: 1.判斷下列粒子剛進入磁場時所受的 洛倫茲力的方向,FL垂直紙面向里,FL垂直紙面向外,例2】關于帶電粒子所受洛倫茲力F和磁感應強度B及粒子速度v三者之間的關系，下列說法中正確的是 AF、B、v三者必定均保持垂直 BF必定垂直于B、v，但B不一定垂直于v CB必定垂直于F、v，但F不一定垂直于v Dv必定垂直于F、B，但F不一定垂直于B,1.產(chǎn)生：電場對運動電荷、靜止電荷都有電場力的 作用,磁場只對運動電荷才有磁場力的作用,洛倫茲力與電場力的區(qū)別,2.大?。涸趧驈婋妶鲋?電荷