广东省佛山市高中物理第一章电与磁第六节洛伦兹力初探课件粤教版选修1-1.ppt

第六节洛伦兹力初探 磁场对通电导体有力的作用 而通电导体中的电流是由电荷定向移动形成的 荷兰物理学家洛伦兹猜想 磁场对通电导体的作用力 实际上是作用在运动电荷上的 而通电导体所受的安培力 则是运动电荷所受磁场力的宏观表现 后人把磁场对运动电荷的作用力称为洛伦兹力 磁场对运动电荷的作用 观察电子束运动径迹的装置 阴极射线管 其结构如下图所示 阴极射线管内部抽成真空 在阴极和阳极之间强电场的作用下 阴极发射的电子束穿过狭缝沿直线从阴极向阳极运运动 电子束轰击在荧光屏这个障碍物上 激发出荧光 显示出电子束的运动径迹 这使我们能够 看 到电子束的运动状况 从而分析它的受力情况 观察与思考 演示实验一 见图1 6 3 未加磁场时 电子束做直线运动 加上磁场后 如果磁场方向与电子束运动的方向垂直 电子束受到了磁场力 运动径迹发生弯曲 在上图中 电子束的速度方向向右 磁场方向垂直屏幕向里 所受洛伦兹力向下 洛伦兹力的方向与磁场方向垂直 与运动电荷的速度方向垂直 指向可用左手定则判定 磁感线垂直穿过掌心 四指指向正电荷运动的方向 或负电荷运动的反方向 拇指所指的方向就是洛伦兹力方向 演示实验二 见图1 6 4 演示实验三 见图1 6 4 b 加上磁场后 如果磁场方向与电子束运动的方向垂直 电子束受到了磁场力 运动径迹发生弯曲 洛伦兹力的方向与磁场方向垂直 与运动电荷的速度方向垂直 指向可用左手定则判定 磁感线垂直穿过掌心 四指指向正电荷运动的方向 或负电荷运动的反方向 拇指所指的方向就是洛伦兹力方向 在左图中 电子束的速度方向向右 磁场方向垂直屏幕向外 电子束所受洛伦兹力向上 洛伦兹力的应用 磁偏转与显像管 借助垂直于电子束运动方向的磁场使电子束改变方向或者发生偏转的方法称为磁偏转 能够显示各种画面的显示器 它们的主要元件就是带有磁偏转装置的显象管 不加磁场时 加上向外的磁场时 磁场越强 偏转越大 加上向里的磁场时 磁场越强 偏转越大 电子束的运动方向不变 磁场方向改变 电子束的偏转方向改变 磁场越强 电子束的偏转越大 一般显示器主要由电子枪 线圈 荧光屏 玻璃屏幕四部分组成 电子枪产生高能电子束 通电线圈提供磁场 电子束穿过磁场时 受洛伦兹力作用 径迹发生偏转 电子束打在荧光物质上 能产 显示器接受到影像信号时 电子束从荧光屏左上角开始从从左向右扫描出一条水平线 之后再扫描下面一条水平线 如此反复 高频率地从上而下扫描 并利用人眼的视觉暂留效应 使荧光屏上的亮点构成我们看到的影像 生亮点 磁场随外加信号改变时 电子束在荧光屏上产生的亮点位置也发生相应的变化 彩色显示器的工作原理与黑白显示器大致相同 只是电子枪从一支变成三支 而荧光物质由单色改为红 绿 蓝三种颜色 来自每支电子枪的电子束打在相应的荧光物质上 产生单一的颜色 通过调整三束电子束的强度 可以合成各种颜色 近年来 人们已经制造出能发射三束电子束的单支电子枪 洛伦兹力的应用 磁流体发电机 目前世界上正在研究一种新型发电机 磁流体发电机 它的原理是 将一束等离子体 即高温下电离的气体 含有大量带正电荷和负电荷的微粒 总体是电中性的 喷入磁场 磁场中的两块金属板A和B上会聚集电荷 使它们之间产生电压 金属板上为什么会聚集电荷 图上电路中的电流方向如何 磁场中的磁感线水平向右 电荷垂直磁感线进入磁场受洛伦兹力 正电荷所受洛伦兹力向下 负电荷所受洛伦兹力向上 它们分别聚集到A B板上 B板相当于电源正极 A板相当于电源负极 将电阻接在A B板上 正电荷从B板经电阻R移向A板 R上的电流方向向上 磁流体发电机原理的侧视图见上图 内容小结 1 磁场对运动电荷的作用力 洛伦兹力 通电导体所受安培力 则是运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现 2 洛伦兹力的方向总垂直于运动电荷的速度方向 与磁感应强度B所在的平面 指向可用左手定则判定 磁感线垂直穿过掌心 四指指向正电荷运动的方向 或负电荷运动的反方向 拇指所指的方向就是洛伦兹力方向 3 洛伦兹力的应用 显像管 回旋加速器 磁流体发电机 巩固练习 1 借助阴极射线管 我们可以看到每个电子的运动轨迹 的说法正确吗 为什么 答 这种说法不正确 阴极射线管的原理是 高速运动的电子束打在荧光物质上 激发出绿色荧光 我们借助荧光感知电子束的运动轨迹 2 运动的电子束在垂直于运动方向的磁