磁場對運動電荷的作用(上課用)

3.4磁場對運動電荷的作用四川省安縣中學邱光兵2015年12月接通電源后，導線將怎樣運動?NS課前復習：1、磁場對通電導線的作用力的大小和方向？2、電流是如何形成的？3、由上述的兩個問題你可以想到什么？

磁場對通電導線的安培力可能是作用在大量運動電荷的作用力的宏觀表現，也就是說磁場可能對運動電荷有力的作用。電荷的定向移動形成的大?。篎＝ILBsinθ方向：左手定則原來：導體中的電流是由電荷的定向移動形成的iiiI=nqvs磁場對通電導體有力的作用IF=ILB=nqvsLBiiifffF=NF洛磁場對通電導體的安培力是作用在運動電荷上的洛倫茲力的宏觀表現L長導體中有N個帶電粒子（一）運動電荷在磁場中受到的作用力,我們把這個力稱為洛倫茲力。安培力洛侖茲力磁場對電流的作用磁場對運動電荷的作用因果微觀原因宏觀表現荷蘭物理學家，他是電子論的創(chuàng)始人、相對論中洛倫茲變換的建立者，并因在原子物理中的重要貢獻（塞曼效應）獲得第二屆（1902年）諾貝爾物理學獎。被愛因斯坦稱為“我們時代最偉大，最高尚的人”。（1853—1928）洛倫茲+IF-IF1.判定安培力方向。2.電流方向和電荷運動方向的關系。3.F安的方向和洛倫茲力方向的關系。4.電荷運動方向、磁場方向、洛倫茲力方向的關系。想一想

伸開左手，使拇指和其余四指垂直，并且都與手掌在同一平面內，讓磁感線從掌心進入，并使四指指向正電荷運動的方向，這時拇指所指的方向就是正電荷在磁場中所受洛倫茲力的方向。（二）洛倫茲力方向的判斷——左手定則

四指指向負電荷運動的反方向，拇指所指的方向就是負電荷所受洛倫茲力的方向。1.以相同速度進入同一磁場的正、負電荷受到的洛倫茲力方向相反2.洛倫茲力的方向垂直于v和B組成的平面B

F洛vF垂直于B與v，但B與v不一定垂直+v-v-v+v

試判斷下圖中所示的帶電粒子剛進入磁場時所受的洛倫茲力的方向。FFF向內F向外vvvv三、洛倫茲力的大小IFvvvv(1)通電導線中的電流(2)通電導線所受的安培力(3)這段導線內的自由電荷數(4)每個電荷所受的洛倫茲力I=Q/t=nqSv(v垂直B)三、洛倫茲力的大小(v垂直B)三、洛倫茲力的大小BvFθBvFθvθBv2v1BvFθvθBv2v1單位：F(N)，q(C)，v(m/s),B(T)三、洛倫茲力的大?。鍌惼澚Σ蛔龉Γ┱n堂練習B課堂練習CDB課堂練習BvBv1.一帶負電的小滑塊從光滑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，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（四）鞏固練習

C2.將一半徑為R的半圓形光滑絕緣滑軌，固定在垂直向里的勻強磁場B中。一帶電量+q，質量m的小球在A點無初速釋放，沿滑軌運動，求小球第一次經過最低點時對滑軌的壓力。單位：F(N)，q(C)，v(m/s),B(T)三、洛倫茲力的大?。鍌惼澚Σ蛔龉Γ┬〗Y:磁場對運動電荷的作用力(洛倫茲力)問題1:帶電粒子平行射入勻強磁場的運動狀態(tài)?問題2:帶電粒子垂直射入勻強磁場的運動狀態(tài)?勻速直線運動勻速圓周運動一、帶電粒子在勻強磁場中的運動問題3:帶電粒子以一定角度射入勻強磁場的運動狀態(tài)?軌跡為螺旋線1）圓周運動的半徑2）圓周運動的周期問題3:推導粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的圓半徑r和運動周期T,與粒子的速度v和磁場的強度B的關系表達式一、帶電粒子在勻強磁場中的運動在勻強磁場中做勻速圓周運動的帶電粒子,軌道半徑跟運動速率成正比;周期跟軌道半徑和運動速率均無關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,沒有任何作用使粒子離開這個平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,所以粒子的速度大小不變（洛倫茲力不做功）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運動軌跡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一、帶電粒子在勻強磁場中的運動帶電粒子垂直射入勻強磁場的運動狀態(tài)帶電粒子在磁場中運動情況研究1、找圓心：方法2、定半徑：3、確定運動時間：注意：θ用弧度表示幾何法求半徑向心力公式求半徑利用v⊥R利用弦的中垂線一“畫”、二“找”、三“確定”1.如圖，虛線上方存在無窮大的磁場，一帶正電的粒子質量m、電量q、若它以速度v沿與虛線成300、600、900、1200、1500、1800角分別射入，請你作出上述幾種情況下粒子的軌跡、并求其在磁場中運動的時間。有界磁場問題：入射角300時入射角1500時粒子在磁場中做圓周運動的對稱規(guī)律：從同一直線邊界射入的粒子，從同一邊界射出時，速度與邊界的夾角相等。1、兩個對稱規(guī)律：例題氘核()、氚核()、氦核(

)都垂直磁場方向入射同一勻強磁場，求以下幾種情況下，它們軌道半徑之比及周期之比各是多少？（1）以相同速率射入磁場；（2）以相同動能射入磁場．帶電粒子做圓周運動的分析方法－圓心的確定

（１）已知入射方向和出射方向,可以通過入射點和出射點分別作垂直與入射方向和出射方向的直線，兩條直線的交點就是圓弧軌道的圓心V0PMOV帶電粒子做圓周運動的分析方法－圓心的確定（２）已知入射方向和出射點的位置時，可以通過入射點作入射方向的垂線，連接入射點和出射點，作其中垂線，這兩條垂線的交點就是圓弧軌道的圓心．VPMO半徑的確定和計算利用平面幾何的關系，求出該圓的可能半徑（或圓心角），并注意以下兩個重要的幾何特點：１．粒子速度的偏向角φ等與圓心角α，并等于AB弦與切線的夾角θ（弦切角）的２倍．即φ=α=2θ=ωt２．相對的弦切角（θ）相等，與相鄰的弦切角（θ’）互補，即θ＋θ’＝１８０°Φ(偏向角）ＡvvO’αＢθθθ‘運動時間的確定用偏轉角（即圓心角α）與弦切角的關系，或者利用四邊形的內角和等與360°計算出圓心角α的大小,由公式t=αT/360°可求出粒子在磁場中運動的時間

例：垂直紙面向外的勻強磁場僅限于寬度為d的條形區(qū)域內，磁感應強度為B．一個質量為m、電量為q的粒子以一定的速度垂直于磁場邊界方向從α點垂直飛入磁場區(qū)，如圖所示，當它飛離磁場區(qū)時，運動方向偏轉θ角．試求粒子的運動速度v以及在磁場中運動的時間t．帶電粒子在磁場中運動的多解問題帶電粒子的電性不確定形成多解受洛侖茲力作用的帶電粒子,可能帶正電荷,也可能帶負電荷,在相同的初速度下,正、負粒子在磁場中的軌跡不同，導致形成雙解。一個帶電粒子，沿垂直于磁場的方向射入一勻強磁場，粒子的一段徑跡如圖4所示，徑跡上的每一小段可近似看成圓弧．由于帶電粒子使沿途的空氣電離，粒子的能量逐漸減?。◣щ娏坎蛔儯畯膱D中可以確定[

]A.粒子從a到b，帶正電B．粒子從b到a，帶正電C．粒子從a到b，帶負電D．粒子從b到a，帶負電帶電粒子在磁場中運動的多解問題臨界狀態(tài)不唯一形成多解帶電粒子在洛侖茲力作用下飛越有界磁場時，由于粒子的運動軌跡是圓弧狀，因此它可能穿過去了，也可能轉過180°從有界磁場的這邊反向飛出，形成多解臨界問題例：長為L的水平極板間，有垂直紙面向內的勻強磁場，如圖所示，磁感強度為B，板間距離也為L，板不帶電，現有質量為m，電量為q的帶正電粒子（不計重力），從左邊極板間中點處垂直磁感線以速度v水平射入磁場，欲使粒子不打在極板上，可采用的辦法是：（）A．使粒子的速度v<BqL/4mB．使粒子的速度v>5BqL/4mC．使粒子的速度v>BqL/mD．使粒子速度BqL/4m<v<5BqL/4m

例題講解帶電粒子在無界勻強磁場中的運動F洛=0勻速直線運動F洛=Bqv勻速圓周運動F洛=Bqv⊥等距螺旋（0＜θ＜90°）V//BV⊥Bv與B成θ角在只