高二物理選修1-12.4《磁場對運(yùn)動電荷的作用》

1、2.4磁場對運(yùn)動電荷磁場對運(yùn)動電荷的作用的作用判斷下列圖中安培力的方向判斷下列圖中安培力的方向若已知上圖中：若已知上圖中：B=4.010-2 T，導(dǎo)線長，導(dǎo)線長L=10 cm，I=1 A。求：通電導(dǎo)線所受的安。求：通電導(dǎo)線所受的安培力大??？培力大??？ 電流是如何形成的？電流是如何形成的？電流是電荷的定向運(yùn)動形成的，而磁場對電流是電荷的定向運(yùn)動形成的，而磁場對電流（通電導(dǎo)線）有力的作用，由此你會電流（通電導(dǎo)線）有力的作用，由此你會想到了什么？想到了什么？磁場可能對運(yùn)動電荷有力的作用磁場可能對運(yùn)動電荷有力的作用。用陰極射線管研究磁場對運(yùn)動電荷的作用。用陰極射線管研究磁場對運(yùn)動電荷的作用。 實驗驗證

2、實驗驗證 在真空玻璃管內(nèi)安裝一個陰極、一個陽極。在真空玻璃管內(nèi)安裝一個陰極、一個陽極。陰極接高電壓的負(fù)極、陽極接正極。陰極能夠發(fā)陰極接高電壓的負(fù)極、陽極接正極。陰極能夠發(fā)射電子射電子, ,電子束在兩極之間的電場力的作用下從電子束在兩極之間的電場力的作用下從陰極飛向陽極。這個管子叫做電子射線管。陰極飛向陽極。這個管子叫做電子射線管。為了顯示電子束運(yùn)動為了顯示電子束運(yùn)動的情況的情況, ,管內(nèi)裝有長條管內(nèi)裝有長條形的熒光屏形的熒光屏, ,屏上的物屏上的物質(zhì)受到電子的撞擊時質(zhì)受到電子的撞擊時能夠發(fā)光。能夠發(fā)光。洛倫茲（洛倫茲（18531928）洛倫茲，荷蘭物理學(xué)家，洛倫茲，荷蘭物理學(xué)家，首先提出磁場對

3、運(yùn)動電荷首先提出磁場對運(yùn)動電荷有作用力的觀點(diǎn)。有作用力的觀點(diǎn)。 洛倫洛倫茲創(chuàng)立了經(jīng)典電子論，提茲創(chuàng)立了經(jīng)典電子論，提出了洛倫茲變換公式，出了洛倫茲變換公式，1902年與其學(xué)生塞曼共同年與其學(xué)生塞曼共同獲得諾貝爾物理學(xué)獎。為獲得諾貝爾物理學(xué)獎。為紀(jì)念洛倫茲的卓著功勛，紀(jì)念洛倫茲的卓著功勛，荷蘭政府決定從荷蘭政府決定從1945年起，年起，把他的生日定為把他的生日定為“洛倫茲洛倫茲節(jié)節(jié)”。一、洛倫茲力一、洛倫茲力1、洛侖茲力：磁場對運(yùn)動電荷有力的作用、洛侖茲力：磁場對運(yùn)動電荷有力的作用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

4、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)。vv1、伸開左手，使大拇指和其余、伸開左手，使大拇指和其余四指垂直且處于同一平面內(nèi)，把四指垂直且處于同一平面內(nèi)，把手放入磁場中，讓磁感線垂直穿手放入磁場中，讓磁感線垂直穿過手心，四指指向過手心，四指指向正電荷正電荷運(yùn)動的運(yùn)動的方向，那么拇指所指的方向就是方向，那么拇指所指的方向就是正電荷所受洛倫茲力的方向。正電荷所受洛倫茲力的方向。 2、 如果運(yùn)動的是如果運(yùn)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(yùn)動的運(yùn)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。FF洛倫茲力的

5、方向洛倫茲力的方向下圖中電子束的偏轉(zhuǎn)方向畫的正確嗎？下圖中電子束的偏轉(zhuǎn)方向畫的正確嗎？當(dāng)速度當(dāng)速度V的方向的方向與與磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方的方向向平行平行時：時：F0BVVB課堂練習(xí)課堂練習(xí): 1、判斷下列粒子剛進(jìn)入磁場時所受的洛倫茲力、判斷下列粒子剛進(jìn)入磁場時所受的洛倫茲力的方向。的方向。-qv甲甲F-qv丙丙F垂直紙面向里垂直紙面向里+qv乙乙F+qv丁丁F垂直紙面向外垂直紙面向外【例【例2】關(guān)于帶電粒子所受洛倫茲力】關(guān)于帶電粒子所受洛倫茲力F和磁感應(yīng)強(qiáng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度度B及粒子速度及粒子速度v三者之間的關(guān)系，下列說法中正三者之間的關(guān)系，下列說法中正確的是確的是AF、B、v三者必定均保持垂

6、直三者必定均保持垂直BF必定垂直于必定垂直于B、v，但，但B不一定垂直于不一定垂直于vCB必定垂直于必定垂直于F、v，但，但F不一定垂直于不一定垂直于vDv必定垂直于必定垂直于F、B，但，但F不一定垂直于不一定垂直于BB電子束的磁偏轉(zhuǎn)電子束的磁偏轉(zhuǎn) 實驗裝置由一個球形電子射線管和一組線圈組實驗裝置由一個球形電子射線管和一組線圈組成，可以演示洛倫茲力的大小和方向。通過改成，可以演示洛倫茲力的大小和方向。通過改變電子槍兩極間的電壓可以改變電子的速度；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(qiáng)弱可以改變磁感應(yīng)強(qiáng)通過改變線圈中電流的強(qiáng)弱可以改變磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。度的大小。 在演示儀

7、中可以觀察到，沒有磁場時，在演示儀中可以觀察到，沒有磁場時，電子束是直進(jìn)的，外加磁場后，電子電子束是直進(jìn)的，外加磁場后，電子束的徑跡變成圓形。磁場的強(qiáng)弱和電束的徑跡變成圓形。磁場的強(qiáng)弱和電子的速度都能影響圓的半徑。子的速度都能影響圓的半徑。電子束的磁偏轉(zhuǎn)電子束的磁偏轉(zhuǎn) 顯像管的工作原理顯像管的工作原理 1、電子束是怎樣實現(xiàn)偏轉(zhuǎn)的？、電子束是怎樣實現(xiàn)偏轉(zhuǎn)的？ 思考與討論思考與討論2、在圖、在圖2.43中，如圖所示中，如圖所示 （1）要使電子打在）要使電子打在A點(diǎn)，偏轉(zhuǎn)磁點(diǎn)，偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該沿什么方向？場應(yīng)該沿什么方向？（2）要使電子打在）要使電子打在B點(diǎn)，偏轉(zhuǎn)磁點(diǎn)，偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該沿什么方向？場應(yīng)該沿什

8、么方向？（3）要使電子束打在熒光屏上的）要使電子束打在熒光屏上的位置由中心位置由中心O逐漸向逐漸向A點(diǎn)移動，偏點(diǎn)移動，偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該怎樣變化？轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該怎樣變化？3、電子打在熒光屏上只能有一個亮點(diǎn)，為什么整個熒光屏、電子打在熒光屏上只能有一個亮點(diǎn)，為什么整個熒光屏都能發(fā)光能？都能發(fā)光能？ 垂直紙面向外垂直紙面向外垂直紙面向里垂直紙面向里垂直紙面向外，逐漸增強(qiáng)垂直紙面向外，逐漸增強(qiáng)一個長螺線管中通有電流，把一個帶電粒子沿中軸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（不計重力），粒子將在管中線方向射入（不計重力），粒子將在管中A做圓周運(yùn)動做圓周運(yùn)動 B沿軸線來回運(yùn)動沿軸線來回運(yùn)動C做勻加速直線運(yùn)動做勻加速直線運(yùn)動 D做勻速直線運(yùn)動做勻速直線運(yùn)動D課后練習(xí)課后練習(xí)1答：由現(xiàn)象知這束射線答：由現(xiàn)象知這束射線含有不同的粒子。其中向左含有不同的粒子。其中向左的射線為帶正電的粒子組成；的射線為帶正電的粒子組成；中間的射線為不帶電粒子組中間的射線為不帶電粒子組成；向右的射線為帶負(fù)電的成；向右的射線為帶負(fù)電的粒子組成。粒子組成。2答：甲答：甲 豎直向上；乙豎直向上；乙 豎直向下；豎直向下； 丙丙 垂直紙面向外；丁垂直紙面向外；丁 垂直紙面向里。垂直紙面向里。3答：帶電粒子在磁場中徑跡彎曲、成答：帶電粒子在磁場中徑跡彎曲、成螺旋形是由于受到洛倫