高二理化生河北师大附中磁场对运动电荷作用力PPT课件

1、3. 3. 安培力方向怎么判断？安培力方向怎么判断？回首往事1.1.产生安培力的条件是什么？产生安培力的条件是什么？2. 2. 安培力大小如何求解？安培力大小如何求解？4.4.安培力的作用点如何确定？安培力的作用点如何确定？通电导线放在磁场中通电导线放在磁场中, ,电流方向与磁场方向不平行电流方向与磁场方向不平行. .sinBILF 左手定则左手定则放在匀强磁场中的通电导线放在匀强磁场中的通电导线, ,安培力作用点在安培力作用点在导线的中点导线的中点. .第1页/共30页1 1理论探索理论探索猜猜想想磁场对运动电荷有力的作用，通磁场对运动电荷有力的作用，通电导线的安培力电导线的安培力, ,可能

2、是作用在大可能是作用在大量运动电荷上力的宏观表现量运动电荷上力的宏观表现. .磁场对电流有力的作用磁场对电流有力的作用电流由电荷的定向移动形成电流由电荷的定向移动形成洛伦兹力洛伦兹力没有大胆的猜想没有大胆的猜想, ,就没有伟大的发现就没有伟大的发现. .第2页/共30页2实验验证实验验证第3页/共30页运动电荷在磁场中受到的作用力，叫做洛伦兹力。运动电荷在磁场中受到的作用力，叫做洛伦兹力。3.3.定义定义4.4.罗伦兹力与安培力的关系：罗伦兹力与安培力的关系：洛伦兹力是安培力的微洛伦兹力是安培力的微观本质。观本质。安培力是罗伦兹力的宏安培力是罗伦兹力的宏观表现观表现NfF安vqBIfFF安与安

3、与f方向相同方向相同第4页/共30页洛伦兹力的产生条件洛伦兹力的产生条件运动电荷在磁场中运动电荷在磁场中, ,运动方向与磁场方向不平行运动方向与磁场方向不平行. .v+运动方向垂运动方向垂直纸面向外直纸面向外 =0 =0或或1801800 0时，即时，即vBvB时，时，f=0f=0第5页/共30页2.2.电流方向和电荷运动方向有什么关系？电流方向和电荷运动方向有什么关系？4.4.洛伦兹力方向如何判断？洛伦兹力方向如何判断？ 1. 1. 安培力方向如何判定？安培力方向如何判定？3.3.安培力的方向和洛伦兹力方向有什么关系？安培力的方向和洛伦兹力方向有什么关系？左手定则左手定则与正电荷运动方向相同

4、，负电荷运动方向相反与正电荷运动方向相同，负电荷运动方向相反 相同相同平面左手定则左手定则洛伦兹力的方向洛伦兹力的方向电荷的运动方向转化为电流方向。电荷的运动方向转化为电流方向。第6页/共30页洛伦兹力总是跟运动的电荷的速度方向垂直，所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方向，而不改以洛伦兹力只能改变运动电荷的速度方向，而不改变速度的大小。变速度的大小。洛伦兹力对带电粒子始终不做功！洛伦兹力对带电粒子始终不做功！洛伦兹力的方向既与磁场方向垂直，又与电荷运洛伦兹力的方向既与磁场方向垂直，又与电荷运动速度方向垂直，因此，动速度方向垂直，因此，洛伦兹力方向垂直于

5、磁场洛伦兹力方向垂直于磁场和电荷运动速度方向所决定的平面和电荷运动速度方向所决定的平面伸开左手，使大拇指和其余四指垂直且处于同伸开左手，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，让磁感线垂直穿一平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，入手心，四指四指指向电流方向指向电流方向( (正电荷运动的方向正电荷运动的方向或负电荷运动的反向或负电荷运动的反向），那么），那么, ,大拇指大拇指所指的方所指的方向就是运动电荷所受洛伦兹力的方向。向就是运动电荷所受洛伦兹力的方向。 5.5.洛伦兹力方向特点？洛伦兹力方向特点？ 第7页/共30页（2）f f垂直纸面向外垂直纸面向外判断下列各种情

6、况洛伦兹力的方向判断下列各种情况洛伦兹力的方向vf f0 0v（3）（4）f fv（1）v+f第8页/共30页每个电荷的带电量：每个电荷的带电量：q q横截面积：横截面积：S S 单位体积的电荷数：单位体积的电荷数：n n 定向移动的速率：定向移动的速率：v v通电导体的长度：通电导体的长度：L L 磁感应强度磁感应强度:B:BnqvSI BILF安LnqvSBF)(安NfF安nLSN qvBnLSLnqvSBf)(洛伦兹力的大小洛伦兹力的大小公式推导公式推导适用条件匀适用条件匀强磁场强磁场v vBBSLvqBIfFn第9页/共30页问题问题6 6：若：若 v v与与B B间的夹角为间的夹角为

7、, , 电荷受到的洛电荷受到的洛伦兹力如何求解？伦兹力如何求解？ =0 =0或或1801800 0时，即时，即vBvB时，时，f=0f=0 =90 =90时，即时，即vBvB时，时，f=qvBf=qvB；vvBv/f=qvB=qvBsinB=qvBsin适用条件适用条件: :匀强磁场匀强磁场 角为电荷运动方向和磁场方向的夹角角为电荷运动方向和磁场方向的夹角第10页/共30页q=210-8 C，v=4103 m/s， B=0.5Tf =410-5 Nf =210-5 NF求下列各种情况的洛伦兹力求下列各种情况的洛伦兹力B60vv45 B垂直纸面向里垂直纸面向里第11页/共30页洛伦兹力总结洛伦兹

8、力总结1.1.产生条件产生条件电荷在磁场中运动，且运动方向与磁场方向不平行电荷在磁场中运动，且运动方向与磁场方向不平行2. 2. 大小大小f f= =qvBqvBsinsin =0 =0或或1801800 0时，即时，即vBvB时，时，f=0f=0 =90 =90时，即时，即vBvB时，时，f=qvBf=qvB； 角为电荷运动方向和磁场方向的夹角角为电荷运动方向和磁场方向的夹角适用条件：匀强磁场适用条件：匀强磁场3.3.方向方向安培力的方向和洛伦兹力方向相同，应用左手定则安培力的方向和洛伦兹力方向相同，应用左手定则判断洛伦兹力的方向，注意电流方向与正电荷运动方判断洛伦兹力的方向，注意电流方向与

9、正电荷运动方向相同，负电荷运动方向相反向相同，负电荷运动方向相反洛伦兹力方向总是垂直于磁场方向和电荷运动方向洛伦兹力方向总是垂直于磁场方向和电荷运动方向所决定的平面，洛伦兹力对电荷始终不做功所决定的平面，洛伦兹力对电荷始终不做功第12页/共30页B Dqv例题分析例题分析讨论讨论: :弱螺线管中通有正弦交流电弱螺线管中通有正弦交流电, ,带电粒子将做什么运动？带电粒子将做什么运动？第13页/共30页B第14页/共30页BGNFff221mvlFmghf第15页/共30页BcosmgqvB 221sinmvSmg第16页/共30页abcEBCqEqEqEGaGbfGCfabc第17页/共30页B

10、LCOA第18页/共30页 + + + + + +- - - - - -Vm+qFf速度选择器速度选择器第19页/共30页+ + + + + +- - - - - - Vm+qFf2022121mvmvqEy第20页/共30页f+ + + + + +- - - - - - Vm+qF2022121mvmvqEy第21页/共30页等离子体等离子体+ + + + + +- - - - - - f+f-磁流体发电机磁流体发电机qvB=qU/dE=U=Bdv第22页/共30页dI霍尔效应霍尔效应B第23页/共30页 I第24页/共30页 I+ + + + + +- - - - - -hhUeF evB

11、f hvBU dIBKU neK1第25页/共30页2、如图所示，质量为m，电量为+q的小球，可在半径为R的半圆形光滑的绝缘轨道两端点M、N之间来回滚动，磁场B垂直于轨道平面，小球在M（N）处速度为零。若小球在最低点的最小压力为零，则B= ，小球对轨道最低点的最大压力为 。第26页/共30页四.应用实例1.地磁场对宇宙射线的阻挡作用及意义第27页/共30页宇宙射线第28页/共30页问题问题4:4:通电导线受到的安培力跟罗仑兹力是什通电导线受到的安培力跟罗仑兹力是什么关系？么关系？nqvSI BILF nLSN NfF nLSfLnqvSBqvBf 问题问题1 1：电流强度：电流强度I I的微观表达式是多少？的微观表达式是多少？问题问题2 2：这段