版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進行舉報或認領
文檔簡介
1、3.4 磁場對運動電荷的作用洛倫茲力第三章 磁場思考與討論 電視機的內(nèi)部顯像管中,電子槍射出的是一束細細的電子束,為什么整個屏幕都能發(fā)光?若在電視機附近放置一個很強的磁鐵,電視畫面將會出現(xiàn)顏色失真的現(xiàn)象,這又是為什么? 從宇宙深處射來的帶電粒子為什么只在南北兩極形成神秘莫測的極光?思考與討論知識背景1.磁場對通電導線力的作用安培力IF2.導線中的電流是由電荷的定向移動形成的,就象水流是由水分子定向移動形成一樣iiiiiiiiiiiiiI=Ni猜想導線中的電流是由電荷的定向移動形成的iiiI=Ni磁場對通電導線有力的作用IFiiiI=NifffF=NF洛磁場對通電導線的力實際上是作用在運動電荷上
2、的,安培力是這些力的宏觀表現(xiàn)洛倫茲(18531928) 洛倫茲是荷蘭物理學家、數(shù)學家,1853年7月18日生于阿納姆。洛倫茲創(chuàng)立了經(jīng)典電子論,提出了洛倫茲變換公式,1902年與其學生塞曼共同獲得諾貝爾物理學獎。為紀念洛倫茲的卓著功勛,荷蘭政府決定從1945年起,把他的生日定為“洛倫茲節(jié)”。一、洛倫茲力1、定義:運動電荷在磁場中受到的磁場力,稱為洛倫茲力(Lorentz force).(一般用F洛來表示洛倫茲力)洛倫茲(荷蘭)Lorentz185319282.理論推導 有一段靜止導線長L,橫截面積為S,單位體積內(nèi)含有的自由電子數(shù)為n,每個電子的電荷量是e,設在時間t內(nèi),自由電子沿導線移動了距離x
3、,則電子定向移動的速率 ,那么通過導線的電流是 我們已經(jīng)知道,若長度是L的通電導線與磁場方向垂直,通過的電流是I,則勻強磁場B中受到的安培力大小為 設每個電子受到的磁場力是F洛,那么F=NF洛,N是這段導線所含有的自由電子總數(shù),N=nSL,所以qvLS3.結(jié)論分析(1)e為電子所帶電荷量,電荷量為q的運動電荷所受到的洛倫茲力可以表示為(2)帶電粒子在磁場中所受洛倫茲力的方向,同樣可以用左手定則判斷.正電荷所受洛倫茲力的方向與B、v的關(guān)系可用圖3-4-3表示,若帶電粒子是負電荷,則受力方向與正電荷的受力方向相反.問題: 磁場對放入其中的通電導線有力的作用,磁場對運動電荷是否有力的作用?陰極射線管
4、陰極陽極熒光屏狹縫 若在陰陽兩極間加上一高電壓,陰極中的熾熱的金屬絲發(fā)射出的電子束,將在熒光屏上激發(fā)出熒光。二、帶電粒子在磁場中的運動2.洛倫茲力的方向vF洛vF洛1.實驗現(xiàn)象:(1)沒有加磁場時,電子束直線前進; (2)加了磁場后,電子束的運動徑跡發(fā)生彎曲。2.洛倫茲力的方向第一步:伸出左手第二步:讓磁感線垂直穿過手心第三步:四指指向正電荷的運動方向 指向負電荷運動的反向第四步:大拇指所指方向就是電荷所受洛倫茲力的方向 洛倫茲力的方向既跟磁場方向垂直F洛B,又跟電荷的運動方向垂直F洛v,故洛倫茲力的方向總是垂直于磁感線和運動電荷所在的平面,即: F洛 Bv平面3.洛倫茲力方向的判斷-左手定則
5、3.洛倫茲力方向的判斷-左手定則vF洛vF洛4.洛倫茲力的方向:F洛B,且 F洛v ,F洛vB平面BVqBVqBVqBVq例1.判斷運動電荷在磁場中受力方向試一試f洛f洛f洛垂直紙面向里f洛V想一想若此電子不垂直射入磁場, 電子受到的洛倫茲力又如何呢 ?B1B2(為B、v 的夾角)5.洛倫茲力的大小當vB時,F(xiàn)洛=qvB 當vB時,F(xiàn)洛=0當B、v 的夾角為時,6.洛倫茲力的特點 只改變運動電荷速度的方向,不改變運動電荷速度的大小.結(jié)論:洛倫茲力對運動電荷永遠不做功! 如圖3-4-4所示,一個帶正電荷q的帶電粒子,在磁感應強度為B的勻強磁場中,以垂直于磁場的方向運動,粒子所受洛倫茲力大小恒為F
6、洛=qvB ,方向總跟速度方向垂直。 7.帶電粒子在磁場中的運動軌跡 我們通過力學的學習已經(jīng)知道,如果一個物體只受一個垂直于運動方向且大小不變的力的作用,并且這個力始終在同一個平面內(nèi),則這個物體將做勻速圓周運動。 因此,帶電粒子在勻強磁場中必定做勻速圓周運動,圓周運動的軌道平面與磁場方向垂直,其向心力就來自洛倫茲力。問題: 一帶電量為q,質(zhì)量為m,速度為v的帶電粒子垂直進入磁感應強度為B的勻強磁場中,其軌道半徑R和周期T為多大?理論推導: 粒子做勻速圓周運動所需的向心力 由粒子所受的洛倫茲力提供,即說明: 1、軌道半徑和粒子的運動速率成正比。 2、帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動的周期和運動速率
7、無關(guān)。電視顯像管的工作原理 電視顯像管應用了電子束在磁場中的偏轉(zhuǎn)原理。電子束射向熒光屏就能發(fā)光,一束電子束只能使熒光屏上的一個點發(fā)光,而通過偏轉(zhuǎn)線圈中磁場的偏轉(zhuǎn)就可以使整個熒光屏發(fā)光。極光的成因 從太陽或其他星體上, 時刻都有大量的高能粒子流放出,稱為宇宙射線。這些高能粒子流, 如果都到達地球,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,改變了宇宙射線中帶電粒子的運動方向,對宇宙射線起了一定的阻擋作用。洛倫茲力的作用1.安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn),洛倫茲力是安培力微觀本質(zhì)。2.大小關(guān)系:F安NF洛(N是導體中運動的電荷數(shù))3.方向關(guān)系:F安與F洛方向相同4.F安與F洛本質(zhì)都是磁場對
8、運動電荷的作用力三、洛倫茲力與安培力的關(guān)系四、洛倫茲力和電場力的區(qū)別1.電荷在電場中一定受到電場力的作用,與其運動狀態(tài)無關(guān);而電荷在磁場中不一定受到磁場力作用,只有相對于磁場運動且運動方向與磁場方向不平行的電荷才受磁場力作用;2.大小:F電Eq , F洛=qvBsin;3.電荷所受電場力方向總是平行于電場線的切線方向;而電荷所受磁場力的方向總是既垂直于磁場方向,又垂直于運動方向;4.電場力要對運動電荷做功(電荷在等勢面上運動除外);而電荷在磁場中運動時,洛倫茲力一定不會對電荷做功。軌跡平面與磁場垂直因為帶電粒子的初速度和所受洛倫茲力的方向都在跟磁場方向垂直的平面內(nèi),沒有任何作用使粒子離開這個平
9、面速度大小不變因為洛倫茲力總是跟粒子的運動方向垂直,所以洛倫茲力不對粒子做功,粒子的速度大小不變速度方向時刻改變因為洛倫茲力總是跟粒子的運動方向垂直,所以速度方向改變受力大小不變因為速度大小不變,所以洛倫茲力大小也不變受力方向時刻改變因為速度方向改變,所以洛倫茲力方向也改變軌跡形狀圓因為帶電粒子受到一個大小不變,方向總與粒子運動方向垂直的力,因此帶電粒子做勻速圓周運動,其向心力就是洛倫茲力課堂小結(jié) + +vFvv垂直紙面向外vvFvF垂直紙面向里1.下列各圖中帶電粒子剛剛進入磁場,試判斷這時粒子所受格倫茲力的方向?F vFv垂直紙面向外vFvB垂直紙面向里2.判斷下列各圖帶電粒子所受的洛倫茲力
10、的方向或帶電粒子的帶電性?3電子的速率V=3106m/s垂直射入B=0.1T的勻強磁場中,它所受的洛倫茲力為多大?(e=1.610-19 C)解: 電子所受洛倫茲力 F = qvB 代入數(shù)據(jù)解得 F=4.8 10-14N4.當一帶正電q的粒子以速度v沿螺線管中軸線進入該通電螺線管,若不計重力,則帶電粒子會在螺線管中做什么運動?勻速直線運動B5、如圖示,一帶負電的小滑塊從粗糙的斜面頂端滑至底端時的速率為v;若加一個垂直紙面向外的勻強磁場,并保證小滑塊能滑至底端,則它滑至底端時的速率將( )A、變大 B、變小 C、不變 D、條件不足,無法判斷B6.陰極射線管中粒子流向由左向右,其上方放置一根通有如圖所示電流的直導線,導線與陰極射線管平行,則陰極射線將 ()A向上偏轉(zhuǎn)B向下偏轉(zhuǎn)C向紙里偏轉(zhuǎn) D向紙外偏轉(zhuǎn)解析:由安培定則,電流在其下方所產(chǎn)生的磁場方向垂直紙面向里,由左手定則,電子流所受洛倫茲力向下,故向下偏轉(zhuǎn),故
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預覽,若沒有圖紙預覽就沒有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負責。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 2024版樣機試制合作協(xié)議
- 2024年出租車租車合同模板
- 懷孕期間夫妻分手協(xié)議
- 城市軌道交通工程建筑信息模型(BIM)分類與編碼標準
- 建筑行業(yè)標準腳手架租賃合同
- 2024項目投資合同撰寫要點
- 購買混凝土合同范本
- 生物中圖版自主訓練:第三單元第一章第一節(jié)遺傳物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)
- 簡單的賠償協(xié)議書2024年
- 2024屆畢業(yè)生就業(yè)協(xié)議書樣本
- 2023年上海機場集團有限公司校園招聘筆試題庫及答案解析
- 鏡頭的角度和方位課件
- 污水處理常用藥劑簡介知識講解課件
- 五年級上冊英語課件-Unit 1《My future》第1課時牛津上海版(三起) (共28張PPT)
- 光交接箱施工規(guī)范方案
- 氣溫和降水學案
- 普及人民代表大會制度知識競賽試題庫(1000題和答案)
- 國家電網(wǎng)公司施工項目部標準化管理手冊(2021年版)線路工程分冊
- 《汽車低壓線束設計規(guī)范》
- 工程項目增加簽證單
- 被一部電影感動記韓國電影《鳴梁海戰(zhàn)》觀后感
評論
0/150
提交評論