高二物理磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力

1、 磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力稱(chēng)為安培力磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力稱(chēng)為安培力. 安培力方向用左手定則來(lái)判斷安培力方向用左手定則來(lái)判斷. f安安=bil(bl) 電荷的定向移動(dòng)形成電流電荷的定向移動(dòng)形成電流. 規(guī)定正電荷移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞣较蛞?guī)定正電荷移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞣较? 電流的微觀表達(dá)式為電流的微觀表達(dá)式為 i=nqsv 思考問(wèn)題思考問(wèn)題 電流是怎樣形成的電流是怎樣形成的?電流的方向是怎樣規(guī)電流的方向是怎樣規(guī) 定的定的?電流的微觀表達(dá)式是什么電流的微觀表達(dá)式是什么? 什么叫做安培力什么叫做安培力?怎樣判斷安培力的方怎樣判斷安培力的方 向向?安培力的大小為多少安培力的大小為多少? 猜想: 既然磁場(chǎng)對(duì)電流有力的作用

2、既然磁場(chǎng)對(duì)電流有力的作用, 而電流又是由電荷定向移動(dòng)形成的而電流又是由電荷定向移動(dòng)形成的, 那么很有可能是那么很有可能是磁場(chǎng)磁場(chǎng)對(duì)定向?qū)Χㄏ蛞苿?dòng)的電荷移動(dòng)的電荷 有力有力的作用的作用 實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)： 一一.洛倫茲力洛倫茲力 1.洛倫茲力：洛倫茲力：磁場(chǎng)磁場(chǎng) 對(duì)電荷的作用力。對(duì)電荷的作用力。 2.與安培力的關(guān)系：與安培力的關(guān)系： 安培力是磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷作用安培力是磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷作用 力的宏觀表現(xiàn)。力的宏觀表現(xiàn)。 洛倫茲力是安培力的微觀本質(zhì)。洛倫茲力是安培力的微觀本質(zhì)。 1. 1. 左手左手定則來(lái)判定：定則來(lái)判定： 二二.洛倫茲力的方向洛倫茲力的方向 讓讓磁感線穿入手心磁感線穿入手心，四指四指指向指

3、向 正正電荷電荷運(yùn)動(dòng)的方向運(yùn)動(dòng)的方向(負(fù)負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)電荷運(yùn)動(dòng) 的的反方向反方向)，拇指拇指指向就是電荷指向就是電荷 所受所受洛侖茲力的方向洛侖茲力的方向 2.2.特點(diǎn)：特點(diǎn)： f f洛洛b, f f洛洛v(垂直于垂直于 v v和和b b所決定的平面所決定的平面) ) 洛倫茲力洛倫茲力對(duì)電荷對(duì)電荷不做功不做功 + + + v v f f v vv v 垂直紙面向外垂直紙面向外 v v v v f f v v f f 習(xí)題習(xí)題1 1、下列各圖中帶電粒子剛剛進(jìn)入磁場(chǎng)，、下列各圖中帶電粒子剛剛進(jìn)入磁場(chǎng)， 試判斷這時(shí)粒子所受格倫茲力的方向試判斷這時(shí)粒子所受格倫茲力的方向 垂直紙面向里垂直紙面向里 2 2、

4、判斷下列各圖帶電粒子所受、判斷下列各圖帶電粒子所受 的洛倫茲力的方向或帶電粒子的的洛倫茲力的方向或帶電粒子的 帶電性帶電性 v v f f v v 垂直紙面向外垂直紙面向外 v v f f v v b b 垂直紙面向里垂直紙面向里 既然安培力為洛倫茲力的宏觀表既然安培力為洛倫茲力的宏觀表 現(xiàn)，那么我們用導(dǎo)體所受的安培力來(lái)現(xiàn)，那么我們用導(dǎo)體所受的安培力來(lái) 除以這段導(dǎo)體所含有的自由電荷數(shù)，除以這段導(dǎo)體所含有的自由電荷數(shù)， 不就可以求出每個(gè)自由電荷所受的洛不就可以求出每個(gè)自由電荷所受的洛 倫茲力啦嗎？倫茲力啦嗎？ 想一想想一想 f安 1.公式推導(dǎo)：公式推導(dǎo)： f =qvb 三三 . 洛倫茲力的大小洛

5、倫茲力的大小 通電導(dǎo)體的長(zhǎng)度：通電導(dǎo)體的長(zhǎng)度：l 每個(gè)電荷的帶電量：每個(gè)電荷的帶電量：q 橫截面積：橫截面積：s 單位體積的電荷數(shù)：?jiǎn)挝惑w積的電荷數(shù)：n 定向移動(dòng)的速率：定向移動(dòng)的速率：v 3. 若若v與與b間的夾角為間的夾角為，則，則f =qvbsin 三三.洛倫茲力的大小洛倫茲力的大小 2.2.公式：公式：f = qvb (只適用于只適用于vb的情況的情況) vv2 v1 b 當(dāng)速度方向與磁當(dāng)速度方向與磁 場(chǎng)方向有夾角時(shí)可場(chǎng)方向有夾角時(shí)可 采用把速度分解的采用把速度分解的 辦法來(lái)求洛倫茲的辦法來(lái)求洛倫茲的 大小大小. 例例1在只受洛倫茲力的條件下在只受洛倫茲力的條件下,關(guān)于帶關(guān)于帶 電粒子

6、在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),下列下列 說(shuō)法正確的有說(shuō)法正確的有( ) a.只要粒子的速度大小相同只要粒子的速度大小相同,帶電量相同帶電量相同, 粒子所受洛倫茲力大小就相同粒子所受洛倫茲力大小就相同 b.洛倫茲力只改變帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向洛倫茲力只改變帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向 c.洛倫茲力始終與速度垂直洛倫茲力始終與速度垂直,所以洛倫茲力所以洛倫茲力 不做功不做功 d,洛倫茲力始終與速度垂直洛倫茲力始終與速度垂直,所以粒子在運(yùn)所以粒子在運(yùn) 動(dòng)過(guò)程中的動(dòng)能動(dòng)過(guò)程中的動(dòng)能 動(dòng)量保持不變動(dòng)量保持不變 例例2 2電子的速率電子的速率v=3v=310106 6m/sm/s垂垂 直射入直射入b=0.

7、1tb=0.1t的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，它的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，它 所受的洛倫茲力為多大所受的洛倫茲力為多大 （e=1.6e=1.61010-19 -19 c c） 解：解：f = bqv = 0.11.6 10-19 3 106 n =4.8 10-14n 從太陽(yáng)或其他星體上，從太陽(yáng)或其他星體上， 時(shí)刻都有大量的高能粒時(shí)刻都有大量的高能粒 子流放出，稱(chēng)為宇宙射子流放出，稱(chēng)為宇宙射 線。這些高能粒子流，線。這些高能粒子流， 如果都到達(dá)地球，將對(duì)如果都到達(dá)地球，將對(duì) 地球上的生物帶來(lái)危害。地球上的生物帶來(lái)危害。 慶幸的是，地球周?chē)鎽c幸的是，地球周?chē)?在地磁場(chǎng)，改變了宇宙在地磁場(chǎng)，改變了宇宙 射線中帶電粒子的運(yùn)

8、動(dòng)射線中帶電粒子的運(yùn)動(dòng) 方向，對(duì)宇宙射線起了方向，對(duì)宇宙射線起了 一定的阻擋作用。一定的阻擋作用。 四四.洛倫茲力的作用洛倫茲力的作用 物理：3.5磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力課件(新人教版選修3-1) 磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力稱(chēng)為安培力磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力稱(chēng)為安培力. 安培力方向用左手定則來(lái)判斷安培力方向用左手定則來(lái)判斷. f安安=bil(bl) 電荷的定向移動(dòng)形成電流電荷的定向移動(dòng)形成電流. 規(guī)定正電荷移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞣较蛞?guī)定正電荷移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞣较? 電流的微觀表達(dá)式為電流的微觀表達(dá)式為 i=nqsv 思考問(wèn)題思考問(wèn)題 電流是怎樣形成的電流是怎樣形成的?電流的方向是怎樣規(guī)電流的方向是怎樣規(guī) 定的定的

9、?電流的微觀表達(dá)式是什么電流的微觀表達(dá)式是什么? 什么叫做安培力什么叫做安培力?怎樣判斷安培力的方怎樣判斷安培力的方 向向?安培力的大小為多少安培力的大小為多少? 猜想: 既然磁場(chǎng)對(duì)電流有力的作用既然磁場(chǎng)對(duì)電流有力的作用, 而電流又是由電荷定向移動(dòng)形成的而電流又是由電荷定向移動(dòng)形成的, 那么很有可能是那么很有可能是磁場(chǎng)磁場(chǎng)對(duì)定向?qū)Χㄏ蛞苿?dòng)的電荷移動(dòng)的電荷 有力有力的作用的作用 實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)： 一一.洛倫茲力洛倫茲力 1.洛倫茲力：洛倫茲力：磁場(chǎng)磁場(chǎng) 對(duì)電荷的作用力。對(duì)電荷的作用力。 2.與安培力的關(guān)系：與安培力的關(guān)系： 安培力是磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷作用安培力是磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷作用 力的宏觀表現(xiàn)。力的宏觀

10、表現(xiàn)。 洛倫茲力是安培力的微觀本質(zhì)。洛倫茲力是安培力的微觀本質(zhì)。 1. 1. 左手左手定則來(lái)判定：定則來(lái)判定： 二二.洛倫茲力的方向洛倫茲力的方向 讓讓磁感線穿入手心磁感線穿入手心，四指四指指向指向 正正電荷電荷運(yùn)動(dòng)的方向運(yùn)動(dòng)的方向(負(fù)負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)電荷運(yùn)動(dòng) 的的反方向反方向)，拇指拇指指向就是電荷指向就是電荷 所受所受洛侖茲力的方向洛侖茲力的方向 2.2.特點(diǎn)：特點(diǎn)： f f洛洛b, f f洛洛v(垂直于垂直于 v v和和b b所決定的平面所決定的平面) ) 洛倫茲力洛倫茲力對(duì)電荷對(duì)電荷不做功不做功 + + + v v f f v vv v 垂直紙面向外垂直紙面向外 v v v v f f v

11、v f f 習(xí)題習(xí)題1 1、下列各圖中帶電粒子剛剛進(jìn)入磁場(chǎng)，、下列各圖中帶電粒子剛剛進(jìn)入磁場(chǎng)， 試判斷這時(shí)粒子所受格倫茲力的方向試判斷這時(shí)粒子所受格倫茲力的方向 垂直紙面向里垂直紙面向里 2 2、判斷下列各圖帶電粒子所受、判斷下列各圖帶電粒子所受 的洛倫茲力的方向或帶電粒子的的洛倫茲力的方向或帶電粒子的 帶電性帶電性 v v f f v v 垂直紙面向外垂直紙面向外 v v f f v v b b 垂直紙面向里垂直紙面向里 既然安培力為洛倫茲力的宏觀表既然安培力為洛倫茲力的宏觀表 現(xiàn)，那么我們用導(dǎo)體所受的安培力來(lái)現(xiàn)，那么我們用導(dǎo)體所受的安培力來(lái) 除以這段導(dǎo)體所含有的自由電荷數(shù)，除以這段導(dǎo)體所含

12、有的自由電荷數(shù)， 不就可以求出每個(gè)自由電荷所受的洛不就可以求出每個(gè)自由電荷所受的洛 倫茲力啦嗎？倫茲力啦嗎？ 想一想想一想 f安 1.公式推導(dǎo)：公式推導(dǎo)： f =qvb 三三 . 洛倫茲力的大小洛倫茲力的大小 通電導(dǎo)體的長(zhǎng)度：通電導(dǎo)體的長(zhǎng)度：l 每個(gè)電荷的帶電量：每個(gè)電荷的帶電量：q 橫截面積：橫截面積：s 單位體積的電荷數(shù)：?jiǎn)挝惑w積的電荷數(shù)：n 定向移動(dòng)的速率：定向移動(dòng)的速率：v 3. 若若v與與b間的夾角為間的夾角為，則，則f =qvbsin 三三.洛倫茲力的大小洛倫茲力的大小 2.2.公式：公式：f = qvb (只適用于只適用于vb的情況的情況) vv2 v1 b 當(dāng)速度方向與磁當(dāng)速度

13、方向與磁 場(chǎng)方向有夾角時(shí)可場(chǎng)方向有夾角時(shí)可 采用把速度分解的采用把速度分解的 辦法來(lái)求洛倫茲的辦法來(lái)求洛倫茲的 大小大小. 例例1在只受洛倫茲力的條件下在只受洛倫茲力的條件下,關(guān)于帶關(guān)于帶 電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),下列下列 說(shuō)法正確的有說(shuō)法正確的有( ) a.只要粒子的速度大小相同只要粒子的速度大小相同,帶電量相同帶電量相同, 粒子所受洛倫茲力大小就相同粒子所受洛倫茲力大小就相同 b.洛倫茲力只改變帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向洛倫茲力只改變帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向 c.洛倫茲力始終與速度垂直洛倫茲力始終與速度垂直,所以洛倫茲力所以洛倫茲力 不做功不做功 d,洛倫茲力始終與速度垂直洛倫茲力始終與速度垂直,所以粒子在運(yùn)所以粒子在運(yùn) 動(dòng)過(guò)程中的動(dòng)能動(dòng)過(guò)程中的動(dòng)能 動(dòng)量保持不變動(dòng)量保持不變 例例2 2電子的速率電子的速率v=3v=310106 6m/sm/s垂垂 直射入直射入b=0.1tb=0.1t的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，它的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，它 所受的洛倫茲力為多大所受的洛倫茲力為多大 （e=1.6e=1.61010-19 -19 c c） 解：解：f = bqv = 0.11.6 10-19 3 106 n =4.8 10-14n 從太陽(yáng)或其他星體上，從太陽(yáng)或其他星體上， 時(shí)刻都有大量的