運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力(新課標(biāo))課件

§3.5運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力§3.5運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力復(fù)習(xí)回顧方向:IB30°IB運(yùn)用左手定則判斷安培力的方向安培力1、磁場對(duì)通電導(dǎo)線的作用力大小:FF左手定則B和I之間的方向夾角

復(fù)習(xí)回顧方向:IB30°IB運(yùn)用左手定則判斷安培力的方向安培2、通電導(dǎo)線中的電流是怎樣形成的呢?【思考】既然磁場對(duì)電流有力的作用，而電流是由電荷的定向移動(dòng)形成的。那么磁場是否對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷也有作用力呢?電荷的定向移動(dòng)形成的結(jié)論：磁場對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有作用力.

2、通電導(dǎo)線中的電流是怎樣形成的呢?【思考】既然磁場對(duì)電流有

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思考與討論

電視機(jī)的內(nèi)部顯像管中，電子槍射出的是一束細(xì)細(xì)的電子束，為什么整個(gè)屏幕都能發(fā)光？若在電視機(jī)附近放置一個(gè)很強(qiáng)的磁鐵，電視畫面將會(huì)出現(xiàn)顏色失真的現(xiàn)象，這又是為什么？思考與討論電視機(jī)的內(nèi)部顯像管中，電子槍射出的是一束細(xì)細(xì)陰極射線管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。陰極射線管陰極陽極熒光屏狹縫若在陰陽兩極間加上一高演示實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：沒有加磁場時(shí)，電子束直線前進(jìn)；加了磁場后，電子束的運(yùn)動(dòng)徑跡發(fā)生彎曲。演示實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：沒有加磁場時(shí)，電子束直線前進(jìn)；加了磁了解洛倫茲

洛倫茲是荷蘭物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家。1853年7月18日生于阿納姆。1870年入萊頓大學(xué)學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)、物理學(xué)，1875年獲博士學(xué)位。25歲起任萊頓大學(xué)理論物理學(xué)教授，達(dá)35年。洛倫茲是經(jīng)典電子論的創(chuàng)立者。他以電子概念為基礎(chǔ)來解釋物質(zhì)的電性質(zhì)，并從電子論推導(dǎo)出運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中要受到力的作用，即洛倫茲力。

洛倫茲把物體的發(fā)光解釋為原子內(nèi)部電子的振動(dòng)產(chǎn)生，并預(yù)言光源放在磁場中時(shí)，原子內(nèi)電子的振動(dòng)將發(fā)生改變，從而導(dǎo)致光譜線的增寬或分裂。1896年10月，洛倫茲的學(xué)生塞曼發(fā)現(xiàn)，在強(qiáng)磁場中鈉光譜的D線有明顯的增寬，即產(chǎn)生塞曼效應(yīng)，證實(shí)了洛倫茲的預(yù)言。在1902年塞曼和洛倫茲共同獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。洛倫茲于1928年2月4日在哈勒姆逝世。在舉行葬禮那天，荷蘭全國的電訊、電話中止3分鐘，以示哀悼。了解洛倫茲洛倫茲是荷蘭物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家。1853年7一、洛倫茲力運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的作用力磁場對(duì)電流有安培力的作用，而電流是由電荷定向運(yùn)動(dòng)形成的，且磁場對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有洛倫茲力的作用。所以安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn).為什么磁場對(duì)通電導(dǎo)線有作用力?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本質(zhì)安培力洛侖茲力磁場對(duì)電流的作用磁場對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用因果微觀原因宏觀表現(xiàn)一、洛倫茲力運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的作用力磁場對(duì)電流有安培力的+IF-IF1.判定安培力方向。2.電流方向和電荷運(yùn)動(dòng)方向的關(guān)系。3.安培力方向和洛倫茲力方向的關(guān)系。4.電荷運(yùn)動(dòng)方向、磁場方向、洛倫茲力方向的關(guān)系。

+IF-IF1.判定安培力方向。洛倫茲力(Lorentzforce)1、定義：運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的作用力，叫洛倫茲力。2、洛倫茲力的方向：vF洛vF洛洛倫茲力(Lorentzforce)1、定義：運(yùn)動(dòng)電荷在磁洛倫茲力的方向伸開左手：磁感線——垂直穿入手心四指——大拇指——所受洛倫茲力的方向①指向正電荷的運(yùn)動(dòng)方向②指向負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的反向vF洛

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：洛倫茲力的方向既跟磁場方向垂直F⊥B，又跟電方荷的運(yùn)動(dòng)方向垂直F⊥v，故洛倫茲力的方向總是垂直于磁感線和運(yùn)動(dòng)電荷所在的平面，即：F安⊥Bv平面洛倫茲力的方向伸開左手：磁感線——垂直穿入手心四指——大拇指運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力(新課標(biāo))課件思考與討論如圖所示，若將電荷的運(yùn)動(dòng)方向和磁場的方向同時(shí)反向，則洛倫茲力的方向是不是也跟著反向？結(jié)論：當(dāng)電荷的運(yùn)動(dòng)方向和磁場方向同時(shí)反向時(shí)，洛倫茲力方向不變。vF洛思考與討論如圖所示，若將電荷的運(yùn)動(dòng)方向和磁場的方向同時(shí)反向，vFvFvBF垂直于紙面向外F垂直于紙面向外v甲乙丙丁試判斷下圖中的帶電粒子剛進(jìn)入磁場時(shí)所受洛倫茲力的方向BBBvFvFvBF垂直于紙面向外F垂直于紙面向外v甲乙丙丁試判斷在下圖所示的各圖中，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B，帶電粒子的速率均為v，帶電荷量均為q.試求出圖中帶電粒子所受洛倫茲力的大小，并標(biāo)出洛倫茲力的方向．運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力(新課標(biāo))課件2、研究表明，洛倫茲力的大小與電荷的運(yùn)動(dòng)方向及磁場的方向有關(guān)。1、通電導(dǎo)線在磁場中所受的安培力就是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。思考與討論

磁場對(duì)通電導(dǎo)線能產(chǎn)生安培力的作用，當(dāng)磁場方向與電流方向垂直時(shí)，安培力的大小為F安=BIL，而電流就是電荷的定向移動(dòng)形成的，那么，磁場對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷所產(chǎn)生的洛倫茲力與安培力有什么關(guān)系？洛倫茲力的大小又與什么因素有關(guān)？2、研究表明，洛倫茲力的大小與電荷的運(yùn)動(dòng)方向及磁場的方向有關(guān)

如圖所示，設(shè)有一段長度為L，橫截面積為S的導(dǎo)線，導(dǎo)線單位體積內(nèi)含有的自由電荷數(shù)為n，每個(gè)自由電荷的電荷量為q，定向移動(dòng)速率為v，將這段通電導(dǎo)線垂直磁場方向放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場中。洛倫茲力的大小如圖所示，設(shè)有一段長度為L，橫截面積為S的導(dǎo)線，導(dǎo)線安培力為F安=BIL電流的微觀表達(dá)式為設(shè)導(dǎo)線中共有N個(gè)自由電子N=nsL每個(gè)電子受的磁場力為F洛=F安/N

故可得F洛=evBI=nesv(條件是v⊥B)洛倫茲力的大小安培力為F安=BIL電流的微觀表達(dá)式為設(shè)導(dǎo)線中共有N個(gè)自由電洛侖茲力的特點(diǎn)1、洛倫茲力的大小：v∥B，F(xiàn)洛=0；v⊥B，F(xiàn)洛=qvB2、洛倫茲力的方向：F洛⊥BF洛⊥vF洛⊥vB平面3、洛倫茲力的效果：只改變運(yùn)動(dòng)電荷速度的方向，不改變運(yùn)動(dòng)電荷速度的大小。重要結(jié)論：洛倫茲力永遠(yuǎn)不做功！v與B成θ時(shí)，F(xiàn)洛=qvBsinθv⊥v∥洛侖茲力的特點(diǎn)1、洛倫茲力的大?。簐∥B，F(xiàn)洛=0；v⊥B，例：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(qiáng)磁場B中。一帶電量+q，質(zhì)量m的小球在A點(diǎn)無初速釋放，沿滑軌運(yùn)動(dòng)，求小球第一次經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)對(duì)滑軌的壓力。例：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(qiáng)磁電視顯像管的工作原理

電視顯像管應(yīng)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(gè)點(diǎn)發(fā)光，而通過偏轉(zhuǎn)線圈中磁場的偏轉(zhuǎn)就可以使整個(gè)熒光屏發(fā)光。電視顯像管的工作原理電視顯像管應(yīng)用了電子束在電視顯像管的工作原理電視顯像管的工作原理思考與討論

如圖所示，電視顯像管中，要使電子束從B逐漸向A點(diǎn)掃描，必須加一個(gè)怎樣變化的偏轉(zhuǎn)磁場？

熒光屏中點(diǎn)O的下方，應(yīng)加一垂直向內(nèi)的磁場，且越下方磁場越強(qiáng)，而在O點(diǎn)的上方，應(yīng)加一垂直向外的磁場，且越上方的磁場越強(qiáng)。思考與討論如圖所示，電視顯像管中，要使電子束電視顯像管中的掃描

在電視顯像管的偏轉(zhuǎn)區(qū)中存在水平方向和豎直方向強(qiáng)弱和方向都在不斷變化的偏轉(zhuǎn)磁場，于是，電子槍發(fā)出的電子束在熒光屏上的發(fā)光點(diǎn)不斷移動(dòng)，對(duì)圖像進(jìn)行掃描，掃描的路線如圖所示，從a開始，逐行進(jìn)行，直到b，且每秒要進(jìn)行50場掃描，結(jié)果，我們就感覺到熒光屏上整個(gè)都發(fā)光了。電視顯像管中的掃描在電視顯像管的偏轉(zhuǎn)區(qū)中存在水平方向和太陽磁暴地磁場的磁層分布圖太陽磁暴地磁場的磁層分布圖宇宙射線

從太陽或其他星體上，時(shí)刻都有大量的高能粒子流放出，稱為宇宙射線。這些高能粒子流若都到達(dá)地球，將對(duì)地球上的生物帶來危害。但由于地球周圍存在磁場，在洛倫茲力的作用下，改變了宇宙射線中帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向，從而對(duì)宇宙射線起了一定的阻擋作用。宇宙射線從太陽或其他星體上，時(shí)刻都有大量的高能粒子流宇宙射線宇宙射線思考與討論

由F洛=qvB，可得B=F洛/qv，與電場強(qiáng)度E=F/q對(duì)比，可知磁場與電場有著怎樣的不同之處？磁場只與運(yùn)動(dòng)電荷有關(guān)。

靜止的電荷和運(yùn)動(dòng)的電荷周圍都能產(chǎn)生電場，而磁場只能由運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生。故靜止的電荷只能受庫侖力的作用，而運(yùn)動(dòng)的電荷既受庫侖力的作用，還會(huì)受到洛倫茲力的作用。思考與討論由F洛=qvB，可得B=F洛/qv，與電場強(qiáng)度

電荷在電場中一定要受到電場力的作用運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中不一定要受到洛倫茲力的作用電場力F=qE洛倫茲力F=qvB電場力方向與電場方向平行洛倫茲力方向與磁場方向垂直電場力對(duì)運(yùn)動(dòng)的電荷不一定做功洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)的電荷一定不做功思考與討論

你能指出電場和磁場對(duì)電荷作用力的不同嗎？1、大小的不同：2、方向的不同：3、作用關(guān)系的不同：4、做功的不同：電荷在電場中一定要受到電場力的作用運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中不一定要1、試判斷下列運(yùn)動(dòng)的帶電粒子在磁場中所受洛倫茲力的方向：課堂練習(xí)1、試判斷下列運(yùn)動(dòng)的帶電粒子在磁場中所受洛倫茲力的方向

2、帶電量為＋q的粒子，在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動(dòng)，下面說法正確的是（）

A、只要速度大小相同，所受的洛倫茲力就相同

B、如果把＋q改為－q，且速度反向大小不變，則所受的洛倫茲力大小、方向均不變

C、只要帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)，就一定受洛倫茲力作用

D、帶電粒子受洛倫茲力小，則該磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度小B課堂練習(xí)2、帶電量為＋q的粒子，在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動(dòng)，下面說法正確3、電子以初速度v垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中,則()A、磁場對(duì)電子的作用力始終不變.B、磁場對(duì)電子的作用力始終不做功

C、電子的速度始終不變.D、電子的動(dòng)能始終不變BD課堂練習(xí)3、電子以初速度v垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的BD課堂練習(xí)C

4、一長直螺線管通有交流電，一個(gè)電子以速度v沿著螺線管的軸線射入管內(nèi)，則電子在管內(nèi)的運(yùn)動(dòng)情況是：(

)A、勻加速運(yùn)動(dòng)

B、勻減速運(yùn)動(dòng)

C、勻速直線運(yùn)動(dòng)

D、在螺線管內(nèi)來回往復(fù)運(yùn)動(dòng)課堂練習(xí)C4、一長直螺線管通有交流電，一個(gè)電子以速度v沿著螺線管5、如圖示，一帶負(fù)電的小滑塊從粗糙的斜面頂端滑至底端時(shí)的速率為v；若加一個(gè)垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場，并保證小滑塊能滑至底端，則它滑至底端時(shí)的速率將（）A、變大B、變小C、不變D、條件不足，無法判斷B課堂練習(xí)5、如圖示，一帶負(fù)電的小滑塊從粗糙的斜面頂端滑至底端時(shí)的速率6、十九世紀(jì)二十年代,以塞貝克(數(shù)學(xué)家)為代表的科學(xué)家已認(rèn)識(shí)到:溫度差會(huì)引起電流,安培考慮到地球自轉(zhuǎn)造成了太陽照射后正面與背面的溫度差,從而提出如下假設(shè):地球磁場是由繞地球的環(huán)形電流引起的,則該假設(shè)中的電流方向是（）A、由西向東垂直磁子午線

B、由東向西垂直磁子午線

C、由南向北沿磁子午線

D、由赤道向兩極沿磁子午線方向B課堂練習(xí)6、十九世紀(jì)二十年代,以塞貝克(數(shù)學(xué)家)為代表的科學(xué)練習(xí)1：下列說法正確的是：()

運(yùn)動(dòng)電荷在磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零的地方，一定受到洛倫茲力的作用；B.運(yùn)動(dòng)電荷在某處不受洛倫茲力的作用，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零；C.洛倫茲力既不能改變帶電子粒子的動(dòng)能，也不能改變帶電粒子的加速度；D.洛倫茲力對(duì)帶電粒子不做功。練習(xí)1：下列說法正確的是：()練習(xí)2：當(dāng)一帶正電q的粒子以速度v沿螺線管中軸線進(jìn)入該通電螺線管，若不計(jì)重力，則：A．帶電粒子速度大小改變；

B．帶電粒子速度方向改變；

C．帶電粒子速度大小不變；

D．帶電粒子速度方向不變。練習(xí)2：當(dāng)一帶正電q的粒子以速度v沿螺線管中軸線進(jìn)入該通電螺練習(xí)3：一長方形金屬塊放在勻強(qiáng)磁場中，M為上表面，N為下表面，金屬塊通有電流（如圖所示）。則上下表面的電勢關(guān)系為：（）A．φ

M＞φ

NB．φ

M=φ

NC．φ

M＜φ

ND．無法比較上下表面的電勢差高低。載流導(dǎo)體在洛倫茲力的作用下，在其與B、I都垂直的表面上出現(xiàn)電勢差的現(xiàn)象，叫做“霍爾效應(yīng)”。