运动电荷在磁场中受力

1、3.5 运动电荷在磁场中受到的力,知识回顾,判断下列图中安培力的方向,电流是如何形成的,思考,磁场对通电导线（电流）有力的作用，而电流是电荷的定向运动形成的，由此你会想到了什么,磁场可能对运动电荷有力的作用,真空阴极射线管,实验：用阴极射线管研究磁场对运动电荷的作用,实验验证,当电子射线管的周围不存在磁场时,电子的运动轨迹是直线,当电子射线管的周围存在磁场时,电子的运动轨迹是曲线,磁场对运动电荷有力的作用,结论,一、洛伦兹力,1、运动电荷在磁场中受到的力称为洛仑兹力,2.洛伦兹力与安培力的关系,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,洛伦兹（18531928,洛伦兹，荷兰物理

2、学家，首先提出磁场对运动电荷有作用力的观点。 洛伦兹创立了经典电子论，提出了洛伦兹变换公式，1902年与其学生塞曼共同获得诺贝尔物理学奖。为纪念洛伦兹的卓著功勋，荷兰政府决定从1945年起，把他的生日定为“洛伦兹节,猜想：能不能用左手定则来判定？ 推理：我们曾经用左手定则判定安培力的方向。大量定向移动电荷所受洛伦兹力宏观表现为安培力，因此，可以用左手定则判定洛伦兹力的方向,洛仑兹力F洛的方向如何确定,思考,洛伦兹力的方向-左手定则,1、伸开左手，使大拇指和其余四指垂直且处于同一平面内，把手放入磁场中，让磁感线穿过手心，使四指指向正电荷运动的方向，那么拇指所指的方向就使正电荷所受洛伦兹力的方向,

3、2、 如果运动的是负电荷，则四指指向负电荷运动的反方向，那么拇指所指的方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向,下图中电子束的偏转方向,1,实验验证,实验事实证明左手定则适用于洛伦兹力方向的判定,既然安培力是导体中所有运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现。安培力大小等于各个带电粒子所受洛伦兹力的合力。 我们如何由FBIL推导出单个粒子所受洛伦兹力的大小公式？说说你的大致思路,洛伦兹力大小的推导,s,若导体单位体积内有n个带电粒子，粒子的电荷量为q，定向移动速度为v，导体横截面积为S，则导体中电流为,导体长度为L，则导体中带电粒子个数为,若把上述导体垂直放入磁感强度为B的匀强磁场中，安培力大小等于各个带点粒子

4、所受洛伦兹力的合力，则每个粒子所受洛伦兹力大小为,I,S,I=nqvS,N=nSL,说明： 1、FL = qvB只适用于vB的情况 2、若v与B间的夹角为，则FL =qvBsin,洛伦兹力的大小,3、当速度V的方向与磁感应强度B的方向平行时,F0,1、下列各图中带电粒子刚刚进入磁场，试判断这时粒子所受洛伦兹力的方向,V,垂直纸面向外,垂直纸面向里,FL=0,FL=0,课堂练习,2：为了研究某种放射源发出的未知射线，物理探究者把放射源置于匀强磁场中，射线分裂成a、b、c三束，请分析三束射线的电性,小结,1、洛伦兹力：运动电荷在磁场中受到的作用力,安培力是洛伦兹力的宏观表现,2、洛伦兹力方向的判断

5、,左手定则,FV， FB ，F V、B 所在的平面 负电荷的方向与正电荷的相反,3、洛伦兹力的大小,试证明：带电粒子具有速度 时，才 能沿着图示虚线路径通过这个速度选择器,知识应用,v,1、（书98页第三题）在如图所示的平行板器件中，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,2）若A、B两板相距为d，板间的磁场按匀强磁场处理，磁感应强度为B，等离子体以速度v沿垂直于B的方向射入磁场，该发电机的电动势是多大？(提示：复习第二章第二节电动势的有关知识。,2、（书98页第4题）如图所示，磁流体

6、发电机是一项新兴技术，它可以把物体的内能直接转化为电能。平行金属板A、B之间有一个很强的磁场，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）喷入磁场，A、B两板间便产生电压。如果把A、B和用电器连接，A、B就是一个直流电源的两个电极。 （1）图中A、B板哪一个是发电机的正极,N,S,N,S,N,S,N,S,显像管的工作原理,1、电子束是怎样实现偏转的,思考与讨论,2、在图2.43中，如图所示 （1）要是电子打在A点，偏转磁场应该沿什么方向？ （2）要是电子打在B点，偏转磁场应该沿什么方向？ （3）要是电子束打在荧光屏上的位置由中心O逐渐向A点移动，偏转磁场应该怎样变化,3、电子打

7、在荧光屏上只能有一个亮点，为什么整个荧光屏都能发光能,如果带电粒子射入匀强磁场时，初速度跟磁场方向垂直（如图所示），粒子在洛仑兹力的作用下将做什么运动,思考,洛仑兹力有什么特点呢,f,f,q,洛仑兹力F的方向总跟运动电荷的速度v的方向垂直,洛仑兹力只能改变电荷运动的速度方向，不能改变速度的大小,洛仑兹力对在磁场中运动的电荷不做功,思考,电子束的磁偏转,图2.4-2洛伦兹力演示仪,下图实验装置可以演示洛伦兹力的大小和方向。它由一个球形电子射线管和一组线圈组成。通过改变电子枪两极间的电压可以改变电子的速度；通过改变线圈中电流的强弱可以改变磁感应强度的大小,在演示仪中可以观察到，没有磁场时，电子束是

8、直进的，外加磁场后，电子束的径迹变成圆形。磁场的强弱和电子的速度都能影响圆的半径,电子束的磁偏转,科学漫步,科学足迹,例1】如图所示的是磁感应强度B、正电荷速度v和磁场对电荷的作用力F三者方向的相互关系图（其中B垂直于F与v决定的平面，B、F、v两两垂直）。其中正确的是,例2、来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子在进入地球周围的空间时，将_ A竖直向下沿直线射向地面 B相对于预定地面向东偏转 C相对于预定点稍向西偏转 D相对于预定点稍向北偏转,例3】一个长螺线管中通有电流，把一个带电粒子沿中轴线方向射入（若不计重力影响），粒子将在管中 A做圆周运动 B沿轴线

9、来回运动 C做匀加速直线运动 D做匀速直线运动,课外作业,1答：由现象知这束射线含有不同的粒子。其中向左的射线为带正电的粒子组成；中间的射线为不带电粒子组成；向右的射线为带负电的粒子组成,2答：甲 竖直向上；乙 竖直向下；丙 垂直纸面向外；丁 垂直纸面向里,课外作业,课堂练习: 1.判断下列粒子刚进入磁场时所受的 洛伦兹力的方向,FL垂直纸面向里,FL垂直纸面向外,例2】关于带电粒子所受洛伦兹力F和磁感应强度B及粒子速度v三者之间的关系，下列说法中正确的是 AF、B、v三者必定均保持垂直 BF必定垂直于B、v，但B不一定垂直于v CB必定垂直于F、v，但F不一定垂直于v Dv必定垂直于F、B，但F不一定垂直于B,1.产生：电场对运动电荷、静止电荷都有电场力的 作用,磁场只对运动电荷才有磁场力的作用,洛伦兹力与电场力的区别,2.大小：在匀强电场中,电荷