1.2磁場對運動電荷的作用力課件-高二下學(xué)期物理人教版選擇性2

第一章安培力與洛倫茲力第2節(jié)

磁場對運動電荷的作用力新教材人教版物理（高中選擇性必修第二冊）課堂引入問題1：磁場對通電導(dǎo)線的作用力的大小和方向？問題2：電流是如何形成的？猜測：磁場對通電導(dǎo)線的安培力可能是作用在大量運動電荷上的作用力的宏觀表現(xiàn)，也就是說磁場可能對運動電荷有力的作用。思考與討論觀察電子束在磁場中的偏轉(zhuǎn)磁場對運動電荷的作用力——洛倫茲力洛倫茲（1853—1928）洛倫茲力方向和大小有什么規(guī)律？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(xiàn)復(fù)習(xí)與思考：1.我們是如何規(guī)定電流的方向的？2.通電導(dǎo)線所受安培力的方向如何判斷？3.你認為洛倫茲力的方向如何判斷？安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)一、洛倫茲力的方向猜想：磁場對電流的作用力實質(zhì)是磁場對運動電荷的作用力，洛倫茲力的方向可以用左手定則判定。實驗表明：洛倫茲力的方向可以用左手定則判定。一、洛倫茲力的方向

1.伸開左手，使大拇指和其余四指垂直且處于同一平面內(nèi)，把手放入磁場中，讓磁感線垂直穿過手心，若四指指向正電荷運動的方向，那么拇指所指的方向就使正電荷所受洛倫茲力的方向。2.若四指指向負電荷運動的反方向，那么拇指所指的方向就是負電荷所受洛倫茲力的方向。①F既與B垂直又與v

垂直，即垂直于B和v所確定的平面，但B與v不一定垂直。②洛倫茲力對電荷不做功,只改變粒子速度的方向，不改變粒子速度的大小。注意二、洛倫茲力的大?、侔才嗔κ锹鍌惼澚Φ暮暧^體現(xiàn)②洛倫茲力是安培力的微觀本質(zhì)你能根據(jù)洛倫茲力與安培力關(guān)系，嘗試推導(dǎo)速度垂直入射磁場時受到的洛倫茲力的大小嗎？----------I=nqvSN=nLSF=BILIF安F洛安培力洛倫茲力F安=N·F洛每個自由電荷所受的洛倫茲力大小：?當(dāng)v∥B時，F(xiàn)洛＝0，即運動方向與磁場平行時，不受洛倫茲力。若此電荷不垂直射入磁場，電荷受到的洛倫茲力又如何呢？二、洛倫茲力的大小當(dāng)電荷靜止于磁場中時（v=0）:

F洛＝0(即靜止電荷不受洛倫茲力)

vvv11┴vB11B┴洛倫茲力和電場力的比較比較項目洛倫茲力F電場力F性質(zhì)磁場對運動電荷的作用力電場對電荷的作用力產(chǎn)生條件v≠0且v不與B平行電場中的電荷一定受到電場力作用大小F＝qvB(v⊥B)F＝qE力方向與場方向的關(guān)系一定是F⊥B，F(xiàn)⊥v正電荷與電場方向相同，負電荷與電場方向相反做功情況任何情況下都不做功可能做正功、負功或不做功力F為零時場的情況F為零，B不一定為零F為零，E一定為零作用效果只改變電荷運動的速度方向，不改變速度大小既可以改變電荷運動的速度大小，也可以改變電荷運動的方向二、洛倫茲力的大小三、洛倫茲力的實際應(yīng)用應(yīng)用一：電子束的磁偏轉(zhuǎn)電子槍電子束熒光屏偏轉(zhuǎn)線圈

原理圖顯像管的原理：①

電子槍發(fā)射高速電子②

電子束在磁場中偏轉(zhuǎn)③

熒光屏被電子束撞擊時發(fā)光顯像管思考與討論：1.要使電子束在水平方向偏離中心，打在熒光屏的A點，偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該沿什么方向？2.要使電子束打在熒光屏的B點，偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該沿什么方向？3.要使電子束打在熒光屏的位置由B點逐漸向A點移動，偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該怎樣變化？三、洛倫茲力的實際應(yīng)用應(yīng)用一：電子束的磁偏轉(zhuǎn)俯視圖顯像管電視機工作原理電子槍電子束熒光屏偏轉(zhuǎn)線圈

三、洛倫茲力的實際應(yīng)用應(yīng)用二：速度選擇器平行板中電場強度E

和磁感應(yīng)強度B

互相垂直，這種裝置能把具有一定速度的粒子選擇出來，所以叫做速度選擇器。請思考它能選擇出來多大的速度的粒子？①若qE=qvB，粒子將以速度v做勻速直線,穿出速度選擇器。②若向上偏，電場力做負功，電勢能增大，動能減小③若向下偏，電場力做正功，電勢能減小，動能增大不僅選擇速度的大小，還選擇速度的方向。三、洛倫茲力的實際應(yīng)用應(yīng)用三：磁流體發(fā)電機平行金屬板之間有一個很強的磁場，將一束等離子體（即高溫下電離的氣體，含有大量正、負帶電粒子）噴入磁場，電荷在洛倫茲力偏轉(zhuǎn)運動到兩金屬板，讓兩金屬板帶上等量異種電荷，這樣兩極板間便產(chǎn)生了電勢U,U會不斷增大嗎？BvvvvUqEqvB當(dāng)Bqv＝qE得：U＝Bdv原理圖

等離子體

三、洛倫茲力的實際應(yīng)用應(yīng)用四：霍爾元件如圖所示，厚度為h、寬度為d

的導(dǎo)體板放在垂直于它的磁感應(yīng)強度為B

的勻強磁場中，當(dāng)電流通過導(dǎo)體板時，在導(dǎo)體板的上側(cè)面A

和下側(cè)面A′

之間會產(chǎn)生電勢差U，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。原理：外部磁場對運動電子的洛倫茲力使電子聚集在導(dǎo)體板的一側(cè)，在導(dǎo)體板的另一側(cè)會出現(xiàn)多余的正電荷，從而形成電場。電場對電子施加與洛倫茲力方向相反的電場力。當(dāng)電場力與洛倫茲力達到平衡時，導(dǎo)體板上、下兩側(cè)面之間就會形成穩(wěn)定的電勢差，此電勢差被稱為霍爾電壓。I＝nqvS，S＝hd聯(lián)立得式中的比例系數(shù)稱為霍爾系數(shù)．三、洛倫茲力的實際應(yīng)用現(xiàn)象：極光及極光的形成極光（Aurora），是在地球南北兩極附近地區(qū)的高空，夜間出現(xiàn)的燦爛美麗的光輝。在南極被稱為南極光，在北極被稱為北極光。下面請