3.5運動電荷在磁場中受到的力課件

1、知識回顧知識回顧判斷下列圖中安培力的方向：判斷下列圖中安培力的方向：FF電流是如何形成的？電流是如何形成的？磁場對通電導(dǎo)線（電流）有力的作用，而電流是電磁場對通電導(dǎo)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？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磁場可能對運動電荷有力的作用。導(dǎo)體中的電流是由電荷的定向移動定向移動產(chǎn)生的陰極陰極陽極陽極狹縫狹縫熒光熒光板板電子電子束束實驗驗證實驗驗證演示：演示：陰極射線在磁場中的偏轉(zhuǎn)陰極射線在磁場中的偏轉(zhuǎn)當(dāng)電子射線管的周圍不存在磁場時，當(dāng)電子射線管的周圍不存在磁場時，電子的電子的運動軌跡運動軌跡是是直線直

2、線當(dāng)電子射線管的周圍存在磁場當(dāng)電子射線管的周圍存在磁場時，時，電子的電子的運動軌跡運動軌跡是是曲線曲線磁場對運動電荷有力的作用磁場對運動電荷有力的作用結(jié)論結(jié)論一、洛倫茲力一、洛倫茲力1 1、運動電荷在磁場中受到的、運動電荷在磁場中受到的力稱為力稱為洛洛倫倫茲力茲力. .2.2.洛倫茲力與安培力的關(guān)系：洛倫茲力與安培力的關(guān)系： 安培力是洛倫茲力的安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。宏觀表現(xiàn)。洛倫茲力是安培力的洛倫茲力是安培力的微觀本質(zhì)。微觀本質(zhì)。洛倫茲（洛倫茲（18531928）洛倫茲，荷蘭物理學(xué)洛倫茲，荷蘭物理學(xué)家，家，首先提出磁場對首先提出磁場對運動電荷有作用力的運動電荷有作用力的觀點。觀點。 洛倫

3、茲創(chuàng)立了洛倫茲創(chuàng)立了經(jīng)典電子論，提出了經(jīng)典電子論，提出了洛倫茲變換公式，洛倫茲變換公式，19021902年與其學(xué)生塞曼年與其學(xué)生塞曼共同獲得諾貝爾物理共同獲得諾貝爾物理學(xué)獎。為紀(jì)念洛倫茲學(xué)獎。為紀(jì)念洛倫茲的卓著功勛，荷蘭政的卓著功勛，荷蘭政府決定從府決定從19451945年起，年起，把他的生日定為把他的生日定為“洛洛倫茲節(jié)倫茲節(jié)”。u猜想：猜想：能不能用左手定則來判定？能不能用左手定則來判定？u推理：推理：我們曾經(jīng)用左手定則判定安培力的方向。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，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，可以用因此，可以用左

4、手定則左手定則判定洛倫茲力的方向。判定洛倫茲力的方向。洛侖茲力洛侖茲力F F洛洛的方向如何確定？的方向如何確定？思考思考v1 1、伸開左手，使大拇指和其余四、伸開左手，使大拇指和其余四指垂直且處于同一平面內(nèi)，把手指垂直且處于同一平面內(nèi)，把手放入磁場中，讓磁感線穿入手心，放入磁場中，讓磁感線穿入手心，使四指指向使四指指向正電荷正電荷運動的方向，運動的方向，那么拇指所指的方向就使正電荷那么拇指所指的方向就使正電荷所受洛倫茲力的方向。所受洛倫茲力的方向。 2 2、 如果運動的是如果運動的是負(fù)電荷負(fù)電荷，則四，則四指指向指指向負(fù)電荷負(fù)電荷運動的運動的反方向反方向，那么拇指所指的方向就是負(fù)電那么拇指所指

5、的方向就是負(fù)電荷所受洛倫茲力的方向。荷所受洛倫茲力的方向。FFvNS下圖中電子束的偏轉(zhuǎn)方向？下圖中電子束的偏轉(zhuǎn)方向？1實驗驗證：實驗驗證：SN 實驗事實證明左手定則適用于洛倫茲力方向的判定。實驗事實證明左手定則適用于洛倫茲力方向的判定。q豎直向上豎直向上豎直向上豎直向上垂直紙面向內(nèi)垂直紙面向內(nèi) 垂直紙面向外垂直紙面向外判斷下列粒子進(jìn)入磁場時所受的洛倫茲力的方向判斷下列粒子進(jìn)入磁場時所受的洛倫茲力的方向 洛倫茲力大小可能會與哪些因素洛倫茲力大小可能會與哪些因素有關(guān)有關(guān)?當(dāng)電荷運動方向跟磁場方向垂直時當(dāng)電荷運動方向跟磁場方向垂直時洛倫茲力的大小跟三個因素相關(guān)洛倫茲力的大小跟三個因素相關(guān):1.磁感應(yīng)

6、強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度B2.電荷量電荷量q3.電荷運動快慢電荷運動快慢v三、洛倫茲力的大小三、洛倫茲力的大小vvvv設(shè)有一段長為設(shè)有一段長為L，橫截，橫截面積為面積為S的直導(dǎo)線，單位的直導(dǎo)線，單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，每個自由電荷的電荷量為每個自由電荷的電荷量為q，自由電荷定向移動的，自由電荷定向移動的速率為速率為v.這段通電導(dǎo)線垂這段通電導(dǎo)線垂直磁場方向放入磁感應(yīng)強(qiáng)直磁場方向放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為度為B的勻強(qiáng)磁場中，求的勻強(qiáng)磁場中，求洛倫茲力洛倫茲力三、洛倫茲力的大小三、洛倫茲力的大小IFvvvv(1)通電導(dǎo)線中的電流通電導(dǎo)線中的電流(2)通電導(dǎo)線所受的安培力通電導(dǎo)線所受的安培力(3

7、)這段導(dǎo)線內(nèi)的自由電荷數(shù)這段導(dǎo)線內(nèi)的自由電荷數(shù)(4)每個電荷所受的洛倫茲力每個電荷所受的洛倫茲力qvBnSLLnqvSBNFF)(安洛nSLN nqvSI LnqvSBBILF)(安 1. F F洛洛=qVB ( VB=qVB ( VB） 2.F F洛洛= 0 ( VB= 0 ( VB）3.3.當(dāng)當(dāng)V V與與B B成一角度成一角度時時V2V1 1. F F洛洛=qVB ( VB=qVB ( VB） 2.F F洛洛= 0 ( VB= 0 ( VB）3.3.當(dāng)當(dāng)V V與與B B成一角度成一角度時時 F F洛洛=qVBsin=qVBsin （1 1）洛倫茲力方向與帶電粒子的運動方向有什么關(guān)系？）洛倫

8、茲力方向與帶電粒子的運動方向有什么關(guān)系？ 洛倫茲力方向與帶電粒子運動方向洛倫茲力方向與帶電粒子運動方向垂直垂直（2 2）洛倫茲力帶電粒子運動的速度有什么影響？）洛倫茲力帶電粒子運動的速度有什么影響？ 只只改變改變粒子速度的粒子速度的方向方向，不改變不改變粒子速度的粒子速度的大小大?。? 3）洛倫茲力對帶電粒子做的功是多少？）洛倫茲力對帶電粒子做的功是多少？ 由于洛倫茲力方向始終與帶電粒子運動方向垂直，由于洛倫茲力方向始終與帶電粒子運動方向垂直， 所以所以洛倫茲力對運動電荷不做功洛倫茲力對運動電荷不做功F vF vF BF B1 1、洛倫茲力：磁場對運動電荷的作用力、洛倫茲力：磁場對運動電荷的作

9、用力 安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)2 2、洛倫茲力的方向：左手定則、洛倫茲力的方向：左手定則 F v F B F v F B 3 3、洛倫茲力大?。?、洛倫茲力大小： F F洛洛=qVBsin=qVBsin VB F VB F洛洛=qVB=qVB VB F VB F洛洛= 0= 04 4、特點：洛倫茲力只改變力的方向，不改變、特點：洛倫茲力只改變力的方向，不改變 力的大小，洛倫茲力對運動電荷不做功力的大小，洛倫茲力對運動電荷不做功 1 1、下列各圖中帶電粒子剛剛進(jìn)入磁場，試判斷、下列各圖中帶電粒子剛剛進(jìn)入磁場，試判斷這時粒子所受洛倫茲力的方向這時粒子所受洛倫茲力的方向 +

10、 V VV V+V VV VV V+V VF FL+V V垂直紙面向外垂直紙面向外 垂直紙面向里垂直紙面向里+V VF FLF FL LF FLFL=0FL=0課堂練習(xí)課堂練習(xí): : 2 2：為了研究某種放射源發(fā)出的未知射線，：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(qiáng)磁場中，射物理探究者把放射源置于勻強(qiáng)磁場中，射線分裂成線分裂成a a、b b、c c三束，請分析三束射線的三束，請分析三束射線的電性。電性。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。BEv v 速度選擇器速度選擇器3.（書98頁第三題）在如圖所示的平行板器件中，電場強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度

11、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(qiáng)磁場處理，磁感應(yīng)強(qiáng)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(jī)的電動勢是多大？(提示：復(fù)習(xí)第二章第二節(jié)電動勢的有關(guān)知識。)4、（書98頁第4題）如圖所示，磁流體發(fā)電機(jī)是一項新興技術(shù)，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(qiáng)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(fù)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(jī)的正極。NSNSNSNS 1 1、要是電子打在、要是電子打在A A點，偏轉(zhuǎn)磁場點，偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該沿什么方向？應(yīng)該沿什么方向？垂直紙面向外垂直紙面向外2 2、要是電子打在、要是電子打在B B點，偏轉(zhuǎn)磁場點，偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該沿什么方向？應(yīng)該沿什么方向？垂直紙面向里垂直紙面向里3 3、要是電子打從、要是電子打從A A點向點向B B點逐漸移動，偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)點逐漸移動，偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該怎樣變化？該怎樣變化？先垂直紙面向外并逐漸減小，先垂直紙面向外并逐漸減小，然后垂直紙面向里并逐漸增大。然后垂直紙面向里并逐漸增大。形成等效電容形成等效電容關(guān)機(jī)的短暫時間熒幕中心為