3.5運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力課件

1、知識(shí)回顧知識(shí)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(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線（電流）有力的作用，而電流是電磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線（電流）有力的作用，而電流是電荷的定向運(yùn)動(dòng)形成的，由此你會(huì)想到了什么？荷的定向運(yùn)動(dòng)形成的，由此你會(huì)想到了什么？磁場(chǎng)可能對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用磁場(chǎng)可能對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用。導(dǎo)體中的電流是由電荷的定向移動(dòng)定向移動(dòng)產(chǎn)生的陰極陰極陽(yáng)極陽(yáng)極狹縫狹縫熒光熒光板板電子電子束束實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證演示：演示：陰極射線在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)陰極射線在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)當(dāng)電子射線管的周圍不存在磁場(chǎng)時(shí)，當(dāng)電子射線管的周圍不存在磁場(chǎng)時(shí)，電子的電子的運(yùn)動(dòng)軌跡運(yùn)動(dòng)軌跡是是直線直

2、線當(dāng)電子射線管的周圍存在磁場(chǎng)當(dāng)電子射線管的周圍存在磁場(chǎng)時(shí)，時(shí)，電子的電子的運(yùn)動(dòng)軌跡運(yùn)動(dòng)軌跡是是曲線曲線磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的、運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)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(chǎng)對(duì)首先提出磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有作用力的運(yùn)動(dòng)電荷有作用力的觀點(diǎn)。觀點(diǎn)。 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(jiǎng)。為紀(jì)念洛倫茲學(xué)獎(jiǎng)。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(lái)判定？能不能用左手定則來(lái)判定？u推理：推理：我們?cè)?jīng)用左手定則判定安培力的方向。我們?cè)?jīng)用左手定則判定安培力的方向。大量定向移動(dòng)電荷所受洛倫茲力宏觀表現(xiàn)為安培力，大量定向移動(dòng)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(kāi)左手，使大拇指和其余四、伸開(kāi)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(chǎng)中，讓磁感線穿入手心，放入磁場(chǎng)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(yùn)動(dòng)的方向，運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)的是如果運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)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(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：SN 實(shí)驗(yàn)事實(shí)證明左手定則適用于洛倫茲力方向的判定。實(shí)驗(yàn)事實(shí)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(chǎng)時(shí)所受的洛倫茲力的方向判斷下列粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)所受的洛倫茲力的方向 洛倫茲力大小可能會(huì)與哪些因素洛倫茲力大小可能會(huì)與哪些因素有關(guān)有關(guān)?當(dāng)電荷運(yùn)動(dòng)方向跟磁場(chǎng)方向垂直時(shí)當(dāng)電荷運(yùn)動(dòng)方向跟磁場(chǎng)方向垂直時(shí)洛倫茲力的大小跟三個(gè)因素相關(guān)洛倫茲力的大小跟三個(gè)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(yùn)動(dòng)快慢電荷運(yùn)動(dòng)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(zhǎng)為設(shè)有一段長(zhǎng)為L(zhǎng)，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(gè)自由電荷的電荷量為每個(gè)自由電荷的電荷量為q，自由電荷定向移動(dòng)的，自由電荷定向移動(dòng)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(chǎng)方向放入磁感應(yīng)強(qiáng)直磁場(chǎng)方向放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，求的勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(gè)電荷所受的洛倫茲力每個(gè)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(shí)時(shí)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(shí)時(shí) F F洛洛=qVBsin=qVBsin （1 1）洛倫茲力方向與帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向有什么關(guān)系？）洛倫

8、茲力方向與帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向有什么關(guān)系？ 洛倫茲力方向與帶電粒子運(yùn)動(dòng)方向洛倫茲力方向與帶電粒子運(yùn)動(dòng)方向垂直垂直（2 2）洛倫茲力帶電粒子運(yùn)動(dòng)的速度有什么影響？）洛倫茲力帶電粒子運(yùn)動(dòng)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(duì)帶電粒子做的功是多少？）洛倫茲力對(duì)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(yùn)動(dòng)方向垂直，由于洛倫茲力方向始終與帶電粒子運(yùn)動(dòng)方向垂直， 所以所以洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷不做功洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷不做功F vF vF BF B1 1、洛倫茲力：磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力、洛倫茲力：磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)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、洛倫茲力大小：、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(diǎn)：洛倫茲力只改變力的方向，不改變、特點(diǎn)：洛倫茲力只改變力的方向，不改變 力的大小，洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷不做功力的大小，洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷不做功 1 1、下列各圖中帶電粒子剛剛進(jìn)入磁場(chǎng)，試判斷、下列各圖中帶電粒子剛剛進(jìn)入磁場(chǎng)，試判斷這時(shí)粒子所受洛倫茲力的方向這時(shí)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(chǎng)中，射物理探究者把放射源置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，射線分裂成線分裂成a a、b b、c c三束，請(qǐng)分析三束射線的三束，請(qǐng)分析三束射線的電性。電性。試證明：帶電粒子具有速度 時(shí)，才能沿著圖示虛線路徑通過(guò)這個(gè)速度選擇器。BEv v 速度選擇器速度選擇器3.（書(shū)98頁(yè)第三題）在如圖所示的平行板器件中，電場(chǎng)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(lái)，所以叫做速度選擇器。（2）若A、B兩板相距為d，板間的磁場(chǎng)按勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(chǎng)，該發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)是多大？(提示：復(fù)習(xí)第二章第二節(jié)電動(dòng)勢(shì)的有關(guān)知識(shí)。)4、（書(shū)98頁(yè)第4題）如圖所示，磁流體發(fā)電機(jī)是一項(xiàng)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(gè)很強(qiáng)的磁場(chǎng)，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(chǎng)，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(gè)直流電源的兩個(gè)電極。（1）圖中A、B板哪一個(gè)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(diǎn)，偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)點(diǎn)，偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)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(diǎn)，偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)點(diǎn)，偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)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(diǎn)向點(diǎn)向B B點(diǎn)逐漸移動(dòng)，偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)應(yīng)點(diǎn)逐漸移動(dòng)，偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)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(shí)間熒幕中心為