磁场对运动电荷的作用力

1、知识回顾,1.电流是怎样形成的？ 电流的微观表达式,2.什么是安培力？ 安培力的方向如何判定？ 安培力的大小如何计算,左手定则,你知道电视机是如何显像的吗,你知道绚丽多彩的极光是如何产生的吗,第五节 磁场对运动电荷的作用力,第三章 磁场,思考】:既然磁场对电流有力的作用,而电流是由电荷的定向移动形成的.那么磁场是否对运动电荷也有作用力呢,演示：阴极射线在磁场中的偏转,没有磁场时，接通高压电源可以观察到什么现象？ 若在电子束的路径上加磁场，可以观察到什么现象,电子射线管的原理： 从阴极发射出来电子，在阴阳两极间的高压作用下，使电子加速，形成电子束，轰击到长条形的荧光屏上激发出荧光，可以显示电子束

2、的运动轨迹,请注意观察实验现象,在没有外磁场时，电子束沿直线运动；将蹄形磁铁靠近阴极射线管，发现电子束运动轨迹发生了弯曲,结论：磁场对运动电荷有作用,实验现象,1.定义： 运动电荷在磁场中受到的作用力叫做洛伦兹力,安培力是洛伦兹力的宏观表现,洛伦兹力是安培力的微观本质,一、洛伦兹力,思考】洛仑兹力与安培力的关系,2.安培力与洛仑兹力的关系,思考】你能不能根据安培力和洛仑兹力的关系以及左手定则，得出洛仑兹力的判定方法,F,1、 伸开左手，使拇指和其余四 指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向正电荷运动的方向，这时拇指所指的方向就是正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向,2、

3、若四指指向负电荷运动的方 向，那么拇指所指的方向就是负电 荷所受洛伦兹力的相反方向,二、洛伦兹力的方向左手定则,v0,v0,练一练】判断下图中运动电荷的受力方向,v0,B,B,B,思考】F 、B 、V三个量的方向之间满足什么特点,若不计重力，上图中各电荷将作何种运动？洛仑兹力做功吗,v0,B,3,3.洛伦兹力方向的特点 洛伦兹力的方向垂直于v和B二者所决定的平面。（ F必定垂直于B、v，但B不一定垂直于v） 当B与V平行时，洛仑兹力F=0,洛伦兹力总是跟运动的电荷的速度方向垂直，所以洛伦兹力只能改变运动电荷的速度的方向，而不改变速度的大小,规律：洛伦兹力对带电粒子始终不做功,思考】: 洛伦兹力

4、大小可能会与哪些因素有关,磁感应强度B,电荷量q,电荷运动快慢v,三、洛伦兹力大小,电荷运动的方向,1）通电导线中的电流 （2）通电导线所受的安培力 （3）这段导线内的自由电荷数 （4）每个电荷所受的洛伦兹力,设有一段长为L，横截面积为S的直导线，单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，自由电荷定向移动的速率为v。这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中，求,电荷量为q的粒子以速度v运动时,如果速度方向与磁感应强度方向垂直,那么粒子所受的洛伦兹力为,v垂直B,问题:若带电粒子不垂直射入磁场,电子受到的洛伦兹力又如何呢,为B和v 之间的夹角,当运动电荷的速度v方向与磁

5、感应强度B方向的夹角为，电荷所受的洛伦兹力大小为,vB,vB,F洛=qvB =1.6010-1931060.10N =4.810-14N,电子的速率v=3106m/s,垂直射入B=0.10T的匀强磁场中，它受到的洛伦兹力是多大,练一练,解：因为v垂直B，所以所受洛伦兹力大小,当一带正电q的粒子以速度v沿螺线管中轴线进入该通电螺线管,若不计重力,则（ ） A带电粒子速度大小改变 B带电粒子速度方向改变 C带电粒子速度大小不变 D带电粒子速度方向不变,CD,练一练,洛伦兹力和电场力的区别,电荷在电场中一定受到电场力的作用，与其运动状态无关；而电荷在磁场中不一定受到磁场力作用，只有相对于磁场运动且运

6、动方向与磁场方向不平行的电荷才受磁场力作用,2.大小：F电Eq;F洛=Bqvsin,3.电荷所受电场力方向总是沿电场线的切线方向；而电荷所受磁场力的方向总是既垂直于磁场方向，又垂直于运动方向,4.电场力要对运动电荷做功（电荷在等势面上运动除外）；而电荷在磁场中运动时，磁场力一定不会对电荷做功,练一练,在图所示的平行板之间,电场强度E和磁感应强度B相互垂直,具有不同水平速度的带电粒子射入后发生偏转的情况不同.这种装置能把具有某一特定速度的粒子选择出来,所以叫做速度选择器.若带正电粒子入射速度 ,则下列说法正确的是(,A.粒子动能一定增加,电场力做正功,B.粒子所受洛伦兹力一定增大,洛伦兹力做正功

7、,C.粒子动能一定减少, 洛伦兹力不做功,D.电场力不做功,洛伦兹力做正功,+ + + + + + + + + +,- - - - - - - - - -,B,E,q,A,主要构造,电子枪（阴极）、偏转线圈、 荧光屏等,四、电视显像管的工作原理,1.若要使电子束在水平方向偏离中心,打在荧光屏上的A点,偏转磁场应该沿什么方向,2.若要使电子束打在点,磁场应该沿什么方向,3.若要使电子束打在荧光屏上的位置由B逐渐向A点移动,偏转磁场应该怎样变化,思考与讨论,课堂小结,1、洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力 安培力是洛伦兹力的宏观表现 2、洛伦兹力的方向：左手定则 F洛 v F洛 B 3、洛伦兹力大小

8、： F洛=Bqvsin VB F洛=BqV VB F洛= 0 4、特点：洛伦兹力只改变力的方向，不改变 力的大小，洛伦兹力对运动电荷不做功,亨德里克洛伦兹（Hendrik Antoon Lorentz，1853年7月18日1928年2月4日），荷兰物理学家。 1878年，只有24岁的亨德里克洛仑兹被任命为新成立的莱顿大学理论物理学教授。1878年1月25日，他发表他的就职演讲，题目是有关于中子理论物理学。在莱顿最初的20年期间，洛伦兹感兴趣的主要是用电磁理论来解释电、磁、光的关系。之后，他延伸他的研究领域，同时仍专注于理论物理学。 从他的著作中看来，洛伦兹似乎对力学、热力学、流体力学、动力学理论、固体理论、光和传播有所贡献。他最重的贡献是在电磁、电子理论和相对论这个领域。洛伦兹认为原子可能包括带电粒子，并认为这些带电粒子的振荡原因是来自于光。直到洛伦兹、彼特塞曼的同事和以前的学生在1896年发现了塞曼效应，洛伦兹的理论便提供了解释。 在1902年，他的实验和理论荣获了诺贝尔物理奖。洛伦兹的名字现在应用在洛伦兹公式、洛伦兹力、洛伦兹分布、洛伦兹变换等学术名词上。 1904年洛伦兹提出了洛伦兹变换和质量与速度关系