技术物理第十一章磁场的作用规律

1、2014.042014.04内容内容电流的磁场电流的磁场磁场对通电直导线的作用磁场对通电直导线的作用 安培定律安培定律磁场对通电平面线圈的作用磁场对通电平面线圈的作用 磁电式仪表磁电式仪表磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用 显像管显像管第一节第一节 电流的磁场电流的磁场知识目标知识目标1 1、了解磁场的基本性质、了解磁场的基本性质2 2、知道磁感线、知道磁感线3 3、了解磁感线的物理意义、了解磁感线的物理意义4 4、知道、知道电流的电流的磁效应磁效应5 5、掌握右手螺旋定则、掌握右手螺旋定则能力目标能力目标1 1、培养我们的观察能力、培养我们的观察能力2 2、培养我们的分析和空间想象能力

2、、培养我们的分析和空间想象能力3 3、会用右手螺旋定则判断直线、环、会用右手螺旋定则判断直线、环形电流及螺线管的磁场方向形电流及螺线管的磁场方向一二三四五六第二第二节节 磁场对通电直导线的作用磁场对通电直导线的作用 安培定律安培定律知识目标知识目标1 1、理解磁感应强度和磁通量的定义以、理解磁感应强度和磁通量的定义以及单位及单位2 2、知道匀强磁场的概念和磁感线的分、知道匀强磁场的概念和磁感线的分布情况布情况3 3、掌握左手定则和安培定律、掌握左手定则和安培定律能力目标能力目标1 1、会判断通电导体在磁场中受到的安培、会判断通电导体在磁场中受到的安培力力2 2、会用安培定律进行有关计算、会用安

3、培定律进行有关计算3 3、会用磁感应强度和磁通量的定义进行、会用磁感应强度和磁通量的定义进行简单的计算简单的计算阅读教材思考阅读教材思考问题问题1 1、用什么物理量表示磁场的强弱？、用什么物理量表示磁场的强弱？2 2、通电导体在磁场中是否会受到力、通电导体在磁场中是否会受到力的作用？的作用？3 3、磁场对电流的作用力叫什么力？、磁场对电流的作用力叫什么力？4 4、安培力的方向如何判断？大小？、安培力的方向如何判断？大小？一、磁感应强度一、磁感应强度 1 1、磁场的基本性质？、磁场的基本性质？ 对其中的电流有磁场力的作用对其中的电流有磁场力的作用 2 2、磁感应强度的定义、磁感应强度的定义 在磁

4、场在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所中垂直于磁场方向的通电导线，所受磁场力受磁场力F F跟电流跟电流I I和导线长度和导线长度L L的乘积的乘积ILIL的的比值比值 3 3、磁感应强度的表达式、磁感应强度的表达式 4 4、磁感应强度的单位、磁感应强度的单位 T T（特斯拉）（特斯拉）B=F/ILB=F/IL 二、匀强磁场二、匀强磁场 定义及定义及特点特点 三、磁通量三、磁通量 1 1、定义、定义 2 2、表达式、表达式 3 3、单位、单位 4 4、例题：、例题：四、安培定律四、安培定律 1 1、安培定律、安培定律 （1 1）内容：）内容： 当通电导线垂直于磁场方向时，它所当通电导线垂直于磁场

5、方向时，它所受到的安培力的大小等于磁感应强度受到的安培力的大小等于磁感应强度B B、电流电流I I、导线长度、导线长度L L三者的三者的乘积乘积 （2 2）数学表达式：）数学表达式：F=BILF=BIL 2 2、左手定则、左手定则 内容：内容： 伸开伸开左手，使大拇指与其余四个手指垂左手，使大拇指与其余四个手指垂直，并且在同一个平面内，让磁感线垂直，并且在同一个平面内，让磁感线垂直穿入手心，并使四指指向电流方向，直穿入手心，并使四指指向电流方向，那么，大拇指所指的方向就是通电导线那么，大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的在磁场中所受安培力的方向方向 安培力的安培力的特点：特点：总是

6、垂直于磁场方向和总是垂直于磁场方向和电流方向。电流方向。 研究两根平行通电直导线之间的研究两根平行通电直导线之间的安培力安培力 分析分析发现：两直导线中电流方向相同时，它发现：两直导线中电流方向相同时，它们互相吸引；而电流方向相反时，它们互相们互相吸引；而电流方向相反时，它们互相排斥。排斥。思考思考3 3、安培定律的应用安培定律的应用 发现磁场对电流的作用以后，人们由此发发现磁场对电流的作用以后，人们由此发明了电动机，制成了电流表明了电动机，制成了电流表。 例题：例题：P56P56磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用 显像管显像管知识回顾知识回顾判断下列图中安培力的方向：判断下列图中安培力

7、的方向：FF电流是如何形成的？电流是如何形成的？磁场对通电导线（电流）有力的作用，而电流是电磁场对通电导线（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？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磁场可能对运动电荷有力的作用。导体中的电流是由电荷的定向移动定向移动产生的阴极阴极阳极阳极狭缝狭缝荧光荧光板板电子电子束束实验验证实验验证演示：演示：阴极射线在磁场中的偏转阴极射线在磁场中的偏转当电子射线管的周围不存在磁场时，当电子射线管的周围不存在磁场时，电子的电子的运动轨迹运动轨迹是是直线直线当电子射线管的周围存在磁场当电子射线管的周围存在磁场时，时

8、，电子的电子的运动轨迹运动轨迹是是曲线曲线磁场对运动电荷有力的作用磁场对运动电荷有力的作用结论结论一、洛伦兹力一、洛伦兹力1 1、运动电荷在磁场中受到的、运动电荷在磁场中受到的力称为力称为洛洛伦伦兹力兹力. .2.2.洛伦兹力与安培力的关系：洛伦兹力与安培力的关系： 安培力是洛伦兹力的安培力是洛伦兹力的宏观表现。宏观表现。洛伦兹力是安培力的洛伦兹力是安培力的微观本质。微观本质。洛伦兹（洛伦兹（18531928）洛伦兹，荷兰物理学洛伦兹，荷兰物理学家，家，首先提出磁场对首先提出磁场对运动电荷有作用力的运动电荷有作用力的观点。观点。 洛伦兹创立了洛伦兹创立了经典电子论，提出了经典电子论，提出了洛伦

9、兹变换公式，洛伦兹变换公式，19021902年与其学生塞曼年与其学生塞曼共同获得诺贝尔物理共同获得诺贝尔物理学奖。为纪念洛伦兹学奖。为纪念洛伦兹的卓著功勋，荷兰政的卓著功勋，荷兰政府决定从府决定从19451945年起，年起，把他的生日定为把他的生日定为“洛洛伦兹节伦兹节”。u猜想：猜想：能不能用左手定则来判定？能不能用左手定则来判定？u推理：推理：我们曾经用左手定则判定安培力的方向。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，大量定向移动电荷所受洛伦兹力宏观表现为安培力，因此，可以用因此，可以用左手定则左手定则判定洛伦兹力的方向。判定洛伦兹力的方向。洛仑兹

10、力洛仑兹力F F洛洛的方向如何确定？的方向如何确定？思考思考v1 1、伸开左手，使大拇指和其余四、伸开左手，使大拇指和其余四指垂直且处于同一平面内，把手指垂直且处于同一平面内，把手放入磁场中，让磁感线穿入手心，放入磁场中，让磁感线穿入手心，使四指指向使四指指向正电荷正电荷运动的方向，运动的方向，那么拇指所指的方向就使正电荷那么拇指所指的方向就使正电荷所受洛伦兹力的方向。所受洛伦兹力的方向。 2 2、 如果运动的是如果运动的是负电荷负电荷，则四，则四指指向指指向负电荷负电荷运动的运动的反方向反方向，那么拇指所指的方向就是负电那么拇指所指的方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向。荷所受洛伦兹力的方向。F

11、FvNS下图中电子束的偏转方向？下图中电子束的偏转方向？1实验验证：实验验证：SN 实验事实证明左手定则适用于洛伦兹力方向的判定。实验事实证明左手定则适用于洛伦兹力方向的判定。洛伦兹力大小可能会与哪些因素洛伦兹力大小可能会与哪些因素有关有关?当电荷运动方向跟磁场方向垂直时当电荷运动方向跟磁场方向垂直时洛伦兹力的大小跟三个因素相关洛伦兹力的大小跟三个因素相关:1.磁感应强度磁感应强度B2.电荷量电荷量q3.电荷运动快慢电荷运动快慢v三、洛伦兹力的大小三、洛伦兹力的大小vvvv设有一段长为设有一段长为L，横截，横截面积为面积为S的直导线，单位的直导线，单位体积内的自由电荷数为体积内的自由电荷数为n

12、，每个自由电荷的电荷量为每个自由电荷的电荷量为q，自由电荷定向移动的，自由电荷定向移动的速率为速率为v.这段通电导线垂这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强直磁场方向放入磁感应强度为度为B的匀强磁场中，求的匀强磁场中，求洛伦兹力洛伦兹力三、洛伦兹力的大小三、洛伦兹力的大小IFvvvv(1)通电导线中的电流通电导线中的电流(2)通电导线所受的安培力通电导线所受的安培力(3)这段导线内的自由电荷数这段导线内的自由电荷数(4)每个电荷所受的洛伦兹力每个电荷所受的洛伦兹力qvBnSLLnqvSBNFF)(安洛nSLN nqvSI LnqvSBBILF)(安 1. F F洛洛=qVB ( VB=qVB (

13、 VB） 2.F F洛洛= 0 ( VB= 0 ( VB）3.3.当当V V与与B B成一角度成一角度时时三、洛伦兹力大小三、洛伦兹力大小V2V1 1. F F洛洛=qVB ( VB=qVB ( VB） 2.F F洛洛= 0 ( VB= 0 ( VB）3.3.当当V V与与B B成一角度成一角度时时 F F洛洛=qVBsin=qVBsin 三、洛伦兹力大小三、洛伦兹力大小小小 结结1 1、洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力、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安培力是洛伦兹力的宏观表现2 2、洛伦兹力的方向：左手定则、洛伦兹力的方向：左手定则 F v F B F v F

14、B 3 3、洛伦兹力大小：、洛伦兹力大小： F F洛洛=qVBsin=qVBsin VB VB F F洛洛=qVB=qVB VBVB F F洛洛= 0= 04 4、特点：洛伦兹力只改变力的方向，不改变、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力的大小，洛伦兹力对运动电荷不做功 1 1、下列各图中带电粒子刚刚进入磁场，试判断、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这时粒子所受洛伦兹力的方向 + V VV V+V VV VV V+V VF FL+V V垂直纸面向外垂直纸面向外 垂直纸面向里垂直纸面向里+V VF FLF FL LF FLFL

15、=0FL=0课堂练习课堂练习: :1、构造、构造:电子枪电子枪(阴极阴极)偏转线圈偏转线圈荧光屏等荧光屏等四、四、电视显像管的工作原理电视显像管的工作原理2、原理：、原理：应用电子束磁偏转的原理应用电子束磁偏转的原理四、四、电视显像管的工作原理电视显像管的工作原理若有一电子束以垂直于纸面向里若有一电子束以垂直于纸面向里的速度从的速度从0点射入点射入.则电子的运动轨迹则电子的运动轨迹?2、绕有绝缘的通电导线的铁环、绕有绝缘的通电导线的铁环,电流电流方向如图所示方向如图所示.向右向右偏转偏转向左向左偏转偏转向下向下偏转偏转向上向上偏转偏转 1、要使电子打在、要使电子打在A点点,偏转磁场偏转磁场应该沿什么方向应该沿什么方向?垂直纸面向外垂直纸面向外2、要是电子打在、要是电子打在B点点,偏转磁场偏转磁场应该沿什么方向应该沿什么方向?垂直纸面向里垂直纸面向里3、要是电子打从、要是电子打从A点向点向B点逐渐移动点逐渐移动,偏转磁偏转磁场应该怎样变化？场应该怎样变化？先垂直纸面向外并逐渐减小先垂直纸面向外并逐渐减小,后垂直纸面向里并逐渐增大后垂直纸面向里并逐渐增大.四、四、电视显像管的工作原理电视显像管