磁场对运动电荷的作用

1、实验探究：实验探究：阴极射线管结构及原理阴极射线管结构及原理实验现象实验现象 结论：结论：磁场对运动电荷的磁场对运动电荷的作用力称作用力称洛仑兹力洛仑兹力洛仑兹力：运动电荷在磁场中受到的作用力通电导洛仑兹力：运动电荷在磁场中受到的作用力通电导线在磁场中所受安培力是洛仑兹力的宏观表现线在磁场中所受安培力是洛仑兹力的宏观表现 vF1 1、f f在什么平面内？它与在什么平面内？它与V V的方向关系怎样？的方向关系怎样？2 2、f f对运动电荷是否做功？对运动电荷是否做功？3 3、f f对运动电荷的运动起何作用？对运动电荷的运动起何作用？4 4、带电粒子在磁场中的运动具有什么特点？、带电粒子在磁场中的

2、运动具有什么特点？v问题讨论：问题讨论：磁场对运动电荷的作用力磁场对运动电荷的作用力 洛仑兹力洛仑兹力fvvvvfff一、洛仑兹力的方向一、洛仑兹力的方向左手定则左手定则左手定则：左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四指垂直且伸开左手，使大拇指跟其余四指垂直且处于同一平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直处于同一平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，若穿入手心，若四指指向正电荷运动的方向四指指向正电荷运动的方向，那么，那么拇拇指所指的方向就是正电荷所受洛仑兹力的方向指所指的方向就是正电荷所受洛仑兹力的方向思考：若是负电荷运动运动，应如何？思考：若是负电荷运动运动，应如何？+qv+qv+qv

3、+qv二、洛仑兹力的大小二、洛仑兹力的大小柱体模型柱体模型:若有一段长度为若有一段长度为L的通电导线，横截面的通电导线，横截面积为积为S，单位体积中含有的自由电荷数为，单位体积中含有的自由电荷数为n，每，每个自由电荷的电量为个自由电荷的电量为q，定向移动的平均速率为，定向移动的平均速率为v，将这段导线，将这段导线垂直垂直于磁场方向放入磁感应强度于磁场方向放入磁感应强度为为B的磁场中所受的安培力的磁场中所受的安培力F安安则有 F=ILB又 I=nqvS (P:157思考与讨论)F安=nqvSLB安培力安培力F安可以看作是作用在每个运动电荷上的安可以看作是作用在每个运动电荷上的洛仑兹力洛仑兹力F的

4、合力，这段导线中含有的运动电荷的合力，这段导线中含有的运动电荷数为数为nLSF=qvB 说明：说明：(1)角为电荷运动方向与磁场方向的夹角角为电荷运动方向与磁场方向的夹角讨论：讨论：=90时，时，F=qvB=0时，时，v和和B在同一直线上，在同一直线上， F0不受洛仑兹力不受洛仑兹力(2)因为B为矢量Bsin为B在垂直于v方向上的分量、Bcos为B沿v方向上的分量(3)因为v为矢量：F=qvBsin可写成F=qBvsin、vsin理解为v在垂直于B方向上的分量三、洛仑兹力的特点三、洛仑兹力的特点1洛仑兹力对运动电荷不做功，不会改洛仑兹力对运动电荷不做功，不会改 变电荷运动的速率变电荷运动的速率2洛舍兹力的大小和方向都与带电粒子洛舍兹力的大小和方向都与带电粒子 运动状态有关运动状态有关 分析： 洛仑兹力的方向垂直于v和B组成的平面即洛仑兹力垂直于速度方向因此，洛仑兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小，所以洛仑兹力对电荷不做功fvvvvfff3、已知氢核和氦核的质量之比、已知氢核和氦核的质量之比m1：m2=1：4，电量之，电量之比比q1：q2=1：2，当氢核与氦核以相同的动量，垂直于，当氢核与氦核以相同的动量，垂直于磁场方向射入磁场后，分别做匀速圆周运动，则氢核磁场方向射入磁场后，分别做匀速圆周运动，则氢核与氦核半径之比与氦核半径之比r1：r2=-，周期之比，