運(yùn)動電荷在磁場中受到的力

1、產(chǎn)生生命的條件：產(chǎn)生生命的條件：外因：太陽外因：太陽內(nèi)因：內(nèi)因：1.1.溫度溫度 2.2.大氣大氣 3.3.水水4.4.地磁場地磁場地面附近的地磁場強(qiáng)度地面附近的地磁場強(qiáng)度5x105x10-5-5T T地磁場是地球的保護(hù)傘地磁場是地球的保護(hù)傘假如沒有地磁場，從太陽發(fā)出的強(qiáng)大的帶電粒假如沒有地磁場，從太陽發(fā)出的強(qiáng)大的帶電粒子流（通常叫太陽風(fēng)），就不會受到地磁場的子流（通常叫太陽風(fēng)），就不會受到地磁場的作用發(fā)生偏轉(zhuǎn)而直射地球。在這種高能粒子的作用發(fā)生偏轉(zhuǎn)而直射地球。在這種高能粒子的轟擊下，地球的大氣成份將會發(fā)生變化，生命轟擊下，地球的大氣成份將會發(fā)生變化，生命無法存在。無法存在。洛倫茲（洛倫茲（1

2、853192818531928） 洛倫茲是荷蘭物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家，洛倫茲是荷蘭物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家，18531853年年7 7月月1818日生于阿納姆。洛倫茲日生于阿納姆。洛倫茲創(chuàng)立了經(jīng)典電子論，提出了洛倫茲創(chuàng)立了經(jīng)典電子論，提出了洛倫茲變換公式，變換公式，19021902年與其學(xué)生塞曼共年與其學(xué)生塞曼共同獲得諾貝爾物理學(xué)獎。為紀(jì)念洛同獲得諾貝爾物理學(xué)獎。為紀(jì)念洛倫茲的卓著功勛，荷蘭政府決定從倫茲的卓著功勛，荷蘭政府決定從19451945年起，把他的生日定為年起，把他的生日定為“洛倫洛倫茲節(jié)茲節(jié)”。愛因斯坦在洛倫茲墓前致。愛因斯坦在洛倫茲墓前致詞說：洛倫茲的成就詞說：洛倫茲的成就“對我產(chǎn)生了對我產(chǎn)生

3、了最偉大的影響最偉大的影響”，他是，他是“我們時代我們時代最偉大、最高尚的人最偉大、最高尚的人”。 陰極陰極陽極陽極狹縫狹縫熒光板熒光板電子束電子束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(yùn)動軌跡運(yùn)動軌跡是是直線直線當(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(yùn)動軌跡運(yùn)動軌跡是是曲線曲線磁場對運(yùn)動電荷有力的作用磁場對運(yùn)動電荷有力的作用結(jié)論結(jié)論安培力是磁場對電流的作用力安培力是磁場對電流的作用力. .電流是電荷的定向移動形成的電流是電荷的定向移動形成的. . 洛倫茲力是磁場對運(yùn)動電荷的作用

4、力洛倫茲力是磁場對運(yùn)動電荷的作用力. .磁場對電流的作用力的實(shí)質(zhì)是磁場對運(yùn)動電荷的作用力磁場對電流的作用力的實(shí)質(zhì)是磁場對運(yùn)動電荷的作用力. .既然安培力的方向可以用左手定則來判斷既然安培力的方向可以用左手定則來判斷, ,則洛倫茲力的則洛倫茲力的方向也可以用左手定則來判斷方向也可以用左手定則來判斷. .理論依據(jù)理論依據(jù): :猜想：猜想：一、探究洛倫茲力的方向：一、探究洛倫茲力的方向：1.1.判斷洛倫茲力的方向的方法：左手定則判斷洛倫茲力的方向的方法：左手定則伸開左手，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，讓磁感線垂直穿過放入

5、磁場中，讓磁感線垂直穿過手心，若四指指向正電荷運(yùn)動的手心，若四指指向正電荷運(yùn)動的方向，那么大拇指所指的方向就方向，那么大拇指所指的方向就是正電荷所受洛倫茲力的方向是正電荷所受洛倫茲力的方向. . vFvF若四指指向負(fù)電荷運(yùn)動若四指指向負(fù)電荷運(yùn)動的的反方向反方向，那么大拇指所，那么大拇指所指的方向就是負(fù)電荷所受指的方向就是負(fù)電荷所受洛倫茲力的方向洛倫茲力的方向. .1.1.判斷洛倫茲力的方向的方法：左手定則判斷洛倫茲力的方向的方法：左手定則2.2.洛倫茲力洛倫茲力F F與與v v、B B三者之間的方向關(guān)系三者之間的方向關(guān)系+B B例例1. 試判斷下圖中的帶電粒子剛進(jìn)入磁場時所受洛倫茲試判斷下圖中

6、的帶電粒子剛進(jìn)入磁場時所受洛倫茲力的方向力的方向 。FFF 垂直于紙面垂直于紙面向外向外vBvBvB二、探究洛倫茲力的大小二、探究洛倫茲力的大小理論依據(jù)理論依據(jù): :安培力是磁場對電流的作用力安培力是磁場對電流的作用力. .電流是電荷的定向移動形成的電流是電荷的定向移動形成的. . 洛倫茲力是磁場對運(yùn)動電荷的作用力洛倫茲力是磁場對運(yùn)動電荷的作用力. .猜想：猜想：洛倫茲力應(yīng)該是安培力的微觀表現(xiàn)，其大洛倫茲力應(yīng)該是安培力的微觀表現(xiàn)，其大小就可以用安培力推導(dǎo)出來小就可以用安培力推導(dǎo)出來設(shè)有一段長為設(shè)有一段長為L L，橫截面積為，橫截面積為S S的直導(dǎo)線，單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為的直導(dǎo)線，單位體積內(nèi)

7、的自由電荷數(shù)為n n，每個自由電荷的電荷量為，每個自由電荷的電荷量為q q，自由電荷定向移動的速率為，自由電荷定向移動的速率為v.v.這段通電這段通電導(dǎo)線垂直磁場方向放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為導(dǎo)線垂直磁場方向放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B B的勻強(qiáng)磁場中，求的勻強(qiáng)磁場中，求（1 1）電流強(qiáng)度）電流強(qiáng)度I.I.（2 2）通電導(dǎo)線所受的安培力）通電導(dǎo)線所受的安培力. .（3 3）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 4）每個電荷所受的洛倫茲力）每個電荷所受的洛倫茲力. .洛倫茲力推導(dǎo)洛倫茲力推導(dǎo) F解：解：(1)(1)通電導(dǎo)線中的電流通電導(dǎo)線中的電流(2)(2)通電導(dǎo)線所受的安培力通電導(dǎo)線所受的安培

8、力(3)(3)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)(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nqvSI LnqvSBBILF)(安Ivvvv洛倫茲力公式：洛倫茲力公式：F F洛洛=qvB=qvB洛倫茲力與安培力洛倫茲力與安培力1.1.安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，洛倫茲力是安培力的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表現(xiàn)微觀表現(xiàn). .2.2.大小關(guān)系：大小關(guān)系：F F安安NFNF洛洛（N N是導(dǎo)體中的運(yùn)動電荷數(shù)）是導(dǎo)體中的運(yùn)動電荷數(shù)）3.3.方向關(guān)系：方向關(guān)系：F F安安與與F F洛洛方向相同，都可以用左手定則來判斷方向相

9、同，都可以用左手定則來判斷三、洛倫茲力與安培力的關(guān)系三、洛倫茲力與安培力的關(guān)系練習(xí)：若地磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為練習(xí)：若地磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為5x105x10-5-5T,T,太空中有一束高能射線以太空中有一束高能射線以4x104x105 5m/sm/s向地向地球發(fā)射過來，已知這束高能射線中主要球發(fā)射過來，已知這束高能射線中主要成分是質(zhì)子，求其運(yùn)動時受到的洛倫茲成分是質(zhì)子，求其運(yùn)動時受到的洛倫茲力。（質(zhì)子電量力。（質(zhì)子電量1.6x101.6x10-19-19C C） 運(yùn)動電荷在磁場中受到洛倫茲力的運(yùn)動電荷在磁場中受到洛倫茲力的作用，運(yùn)動方向會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這一點(diǎn)作用，運(yùn)動方向會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這一點(diǎn)對于地球上的生

10、命來說有十分重要的對于地球上的生命來說有十分重要的意義。從太陽或其他星體上，時刻都意義。從太陽或其他星體上，時刻都有大量的高能粒子流放出，稱為宇宙有大量的高能粒子流放出，稱為宇宙射線，這些高能粒子流，如果都到達(dá)射線，這些高能粒子流，如果都到達(dá)地球，將對地球上的生物帶來危害。地球，將對地球上的生物帶來危害。 慶幸的是，地球周圍存在地磁場，慶幸的是，地球周圍存在地磁場，地磁場改變宇宙射線中帶電粒子的運(yùn)地磁場改變宇宙射線中帶電粒子的運(yùn)動方向，動方向，磁場使該顆粒流偏向地磁極磁場使該顆粒流偏向地磁極下落，它們與氧和氮的原子碰撞，擊下落，它們與氧和氮的原子碰撞，擊走電子，使之成為激發(fā)態(tài)的離子，這走電子，使之成為激發(fā)態(tài)的離子，這些離子發(fā)射不同波長的輻射，產(chǎn)生出些離子發(fā)射不同波長的輻射，產(chǎn)生出紅、綠或藍(lán)等色的極光特征色彩，形紅、綠或藍(lán)等色的極光特征色彩，形成了美麗的極光。成了美麗的極光。 工作原理：由電子槍發(fā)出的電子射線可以使管的低壓水銀工作原理：由電子槍發(fā)出的電子射線可以使管的低壓水銀蒸汽發(fā)出輝光，顯示出電子的蒸汽發(fā)出輝光，顯示出電子的徑徑跡。兩個平行的通電環(huán)形跡。兩個平行的通電環(huán)形線圈可產(chǎn)生線圈可產(chǎn)生沿沿軸線方向的勻強(qiáng)磁場軸線方向的勻強(qiáng)磁場。洛倫茲力演示儀洛倫茲