3.5洛倫茲力解析

3.5運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力

淮安中學(xué)高二（II）部美麗的極光

在地球南北兩極附近地區(qū)的高空，夜間常會(huì)出現(xiàn)燦爛美麗的光輝。它輕盈地飄蕩，同時(shí)忽暗忽明，發(fā)出紅的、藍(lán)的、綠的、紫的光芒。這種壯麗動(dòng)人的景象就叫做“極光”

。從宇宙深處射來的帶電粒子為什么只在地球的兩極引起極光？解開這些問題的鑰匙，就是磁場對運(yùn)動(dòng)電荷的作用規(guī)律。方向:安培力:1.磁場對通電導(dǎo)線的作用力大小:左手定則θ為B和I之間的夾角

2.判斷下列圖中受力的方向和大小I課前檢測3.電流是怎樣產(chǎn)生的呢？

磁場對電流有力的作用，而電流是因?yàn)殡姾傻亩ㄏ蛞苿?dòng)形成的，那么是否磁場對運(yùn)動(dòng)電荷也有力的作用？猜想觀察陰極射線在磁場中的偏轉(zhuǎn)陰極射線------高速運(yùn)動(dòng)的電子流現(xiàn)象：結(jié)論：1.電子流在磁場中發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)生彎曲2.當(dāng)磁場的方向發(fā)生變化時(shí)，電子流的彎曲方向也發(fā)生了改變1.磁場對運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用2.磁場對運(yùn)動(dòng)電荷力的方向與磁場的方向及電荷的運(yùn)動(dòng)方向有關(guān)洛倫茲，荷蘭物理學(xué)家，首先提出磁場對運(yùn)動(dòng)電荷有作用力的觀點(diǎn)。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(xué)生塞曼共同獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。為紀(jì)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)”。運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中所受的力——洛倫茲力vF洛vF洛洛倫茲力的方向洛倫茲力的方向左手定則：1.磁感線——穿手心2.四指——3.大拇指——洛倫茲力的方向①正電荷運(yùn)動(dòng)同向②負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)反向vF洛

伸開左手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)；讓磁感線穿過手心，四指指向正電荷的運(yùn)動(dòng)方向，（指向負(fù)電荷的運(yùn)動(dòng)反方向），拇指所指的方向就是洛倫茲力的方向。比較：洛倫茲力和安培力方向的判斷方法有何共同規(guī)律？電流vF洛1.試判斷下列各圖粒子所受洛倫茲力的方向×××××××××+×××××××××VV+VVV+VFL+V垂直紙面向外垂直紙面向里+VFLFLFLFL=0FL=0課堂練習(xí)2.試判斷下列各圖帶電粒子所受洛侖茲力的方向、或磁場的方向、或粒子運(yùn)動(dòng)方向fBFv垂直紙面向外課堂練習(xí)IBFvvvv磁場為什么對通電導(dǎo)線有安培力作用？安培力與洛倫茲力之間有什么樣的關(guān)系呢？思考安培力洛侖茲力磁場對電流的作用磁場對運(yùn)動(dòng)電荷的作用因果微觀原因宏觀表現(xiàn)IBFvvvv設(shè)有一段長為L，橫截面積為S的直導(dǎo)線,單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，每個(gè)自由電荷的電荷量為q，自由電荷定向移動(dòng)的速率為v。這段通電導(dǎo)線垂直磁場方向放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中：洛倫茲力的大?。?）這段導(dǎo)線內(nèi)的自由電荷數(shù)（2）通電導(dǎo)線中的電流（3）通電導(dǎo)線所受的安培力（4）每個(gè)電荷所受的洛倫茲力FL=qvB(v⊥B)（1）v∥B（2）v⊥Bv⊥v∥洛倫茲力的大小V與B不垂直時(shí)，洛倫茲力方向如何判斷？qvBsinθB⊥B∥（3）

v與B成θ時(shí)，F(xiàn)=F洛=0F洛=qvB（1）F洛、V、B方向兩兩垂直？

思考與討論重要結(jié)論：洛倫茲力永遠(yuǎn)不做功！只改變速度的方向，不改變速度的大小F洛⊥vF洛⊥vB平面F洛⊥B（2）洛倫茲力對帶電粒子運(yùn)動(dòng)的速度有什么影響？（3）洛倫茲力對帶電粒子做的功是多少？3.帶電量q=1×10-18C的粒子，以初速度v=3×106m/s,進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.1T的勻強(qiáng)磁場中，它受到的洛倫茲力是多大？

Fl=qvB=3×10-13N？課堂練習(xí)注意是否有垂直關(guān)系4.當(dāng)一帶正電q的粒子以速度V沿螺線管中軸線進(jìn)入該通電螺線管中，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課堂練習(xí)CD5.來自宇宙的質(zhì)子流，以與地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一點(diǎn)，則這些質(zhì)子在進(jìn)入地球周圍的空間時(shí)，將()A．豎直向下沿直線射向地面B．相對于預(yù)定地面向東偏轉(zhuǎn)C．相對于預(yù)定點(diǎn)稍向西偏轉(zhuǎn)D．相對于預(yù)定點(diǎn)稍向北偏轉(zhuǎn)VB課堂練習(xí)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，從而對宇宙射線起了一定的阻擋作用。

在太陽創(chuàng)造的諸如光和熱等形式的能量中，有一種能量被稱為“太陽風(fēng)”。這是一束可以覆蓋地球的強(qiáng)大的帶電亞原子顆粒流，該太陽風(fēng)在地球上空環(huán)繞地球流動(dòng)，以大約每秒400公里的速度撞擊地球磁場，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)生出紅、綠或藍(lán)等色的極光特征色彩，形成極光。在南極地區(qū)形成的叫南極光。在北極地區(qū)同樣可看到這一現(xiàn)象，稱之為北極光。極光課堂小結(jié)

電場力洛倫茲力大小方向作用做功電場力F=qE洛倫茲