磁场对运动电荷的作用(上课用)

3.4磁场对运动电荷的作用四川省安县中学邱光兵2015年12月接通电源后，导线将怎样运动?NS课前复习：1、磁场对通电导线的作用力的大小和方向？2、电流是如何形成的？3、由上述的两个问题你可以想到什么？

磁场对通电导线的安培力可能是作用在大量运动电荷的作用力的宏观表现，也就是说磁场可能对运动电荷有力的作用。电荷的定向移动形成的大小：F＝ILBsinθ方向：左手定则原来：导体中的电流是由电荷的定向移动形成的iiiI=nqvs磁场对通电导体有力的作用IF=ILB=nqvsLBiiifffF=NF洛磁场对通电导体的安培力是作用在运动电荷上的洛伦兹力的宏观表现L长导体中有N个带电粒子（一）运动电荷在磁场中受到的作用力,我们把这个力称为洛伦兹力。安培力洛仑兹力磁场对电流的作用磁场对运动电荷的作用因果微观原因宏观表现荷兰物理学家，他是电子论的创始人、相对论中洛伦兹变换的建立者，并因在原子物理中的重要贡献（塞曼效应）获得第二届（1902年）诺贝尔物理学奖。被爱因斯坦称为“我们时代最伟大，最高尚的人”。（1853—1928）洛伦兹+IF-IF1.判定安培力方向。2.电流方向和电荷运动方向的关系。3.F安的方向和洛伦兹力方向的关系。4.电荷运动方向、磁场方向、洛伦兹力方向的关系。想一想

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。（二）洛伦兹力方向的判断——左手定则

四指指向负电荷运动的反方向，拇指所指的方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向。1.以相同速度进入同一磁场的正、负电荷受到的洛伦兹力方向相反2.洛伦兹力的方向垂直于v和B组成的平面B

F洛vF垂直于B与v，但B与v不一定垂直+v-v-v+v

试判断下图中所示的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向。FFF向内F向外vvvv三、洛伦兹力的大小IFvvvv(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I=Q/t=nqSv(v垂直B)三、洛伦兹力的大小(v垂直B)三、洛伦兹力的大小BvFθBvFθvθBv2v1BvFθvθBv2v1单位：F(N)，q(C)，v(m/s),B(T)三、洛伦兹力的大小（洛伦兹力不做功）课堂练习B课堂练习CDB课堂练习BvBv1.一带负电的小滑块从光滑的斜面顶端滑至底端时的速率为V；若加一个垂直纸面向外的匀强磁场，则它滑至底端时的速率将（）A.变大B.变小C.不变D.条件不足，无法判断（四）巩固练习

C2.将一半径为R的半圆形光滑绝缘滑轨，固定在垂直向里的匀强磁场B中。一带电量+q，质量m的小球在A点无初速释放，沿滑轨运动，求小球第一次经过最低点时对滑轨的压力。单位：F(N)，q(C)，v(m/s),B(T)三、洛伦兹力的大小（洛伦兹力不做功）小结:磁场对运动电荷的作用力(洛伦兹力)问题1:带电粒子平行射入匀强磁场的运动状态?问题2:带电粒子垂直射入匀强磁场的运动状态?匀速直线运动匀速圆周运动一、带电粒子在匀强磁场中的运动问题3:带电粒子以一定角度射入匀强磁场的运动状态?轨迹为螺旋线1）圆周运动的半径2）圆周运动的周期问题3:推导粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的圆半径r和运动周期T,与粒子的速度v和磁场的强度B的关系表达式一、带电粒子在匀强磁场中的运动在匀强磁场中做匀速圆周运动的带电粒子,轨道半径跟运动速率成正比;周期跟轨道半径和运动速率均无关轨迹平面与磁场垂直因为带电粒子的初速度和所受洛伦兹力的方向都在跟磁场方向垂直的平面内,没有任何作用使粒子离开这个平面速度大小不变因为洛伦兹力总是跟粒子的运动方向垂直,所以粒子的速度大小不变（洛伦兹力不做功）速度方向时刻改变因为洛伦兹力总是跟粒子的运动方向垂直,所以速度方向改变受力大小不变因为速度大小不变,所以洛伦兹力大小也不变受力方向时刻改变因为速度方向改变,所以洛伦兹力方向也改变运动轨迹圆因为带电粒子受到一个大小不变，方向总与粒子运动方向垂直的力，因此带电粒子做匀速圆周运动，其向心力就是洛伦兹力一、带电粒子在匀强磁场中的运动带电粒子垂直射入匀强磁场的运动状态带电粒子在磁场中运动情况研究1、找圆心：方法2、定半径：3、确定运动时间：注意：θ用弧度表示几何法求半径向心力公式求半径利用v⊥R利用弦的中垂线一“画”、二“找”、三“确定”1.如图，虚线上方存在无穷大的磁场，一带正电的粒子质量m、电量q、若它以速度v沿与虚线成300、600、900、1200、1500、1800角分别射入，请你作出上述几种情况下粒子的轨迹、并求其在磁场中运动的时间。有界磁场问题：入射角300时入射角1500时粒子在磁场中做圆周运动的对称规律：从同一直线边界射入的粒子，从同一边界射出时，速度与边界的夹角相等。1、两个对称规律：例题氘核()、氚核()、氦核(

)都垂直磁场方向入射同一匀强磁场，求以下几种情况下，它们轨道半径之比及周期之比各是多少？（1）以相同速率射入磁场；（2）以相同动能射入磁场．带电粒子做圆周运动的分析方法－圆心的确定

（１）已知入射方向和出射方向,可以通过入射点和出射点分别作垂直与入射方向和出射方向的直线，两条直线的交点就是圆弧轨道的圆心V0PMOV带电粒子做圆周运动的分析方法－圆心的确定（２）已知入射方向和出射点的位置时，可以通过入射点作入射方向的垂线，连接入射点和出射点，作其中垂线，这两条垂线的交点就是圆弧轨道的圆心．VPMO半径的确定和计算利用平面几何的关系，求出该圆的可能半径（或圆心角），并注意以下两个重要的几何特点：１．粒子速度的偏向角φ等与圆心角α，并等于AB弦与切线的夹角θ（弦切角）的２倍．即φ=α=2θ=ωt２．相对的弦切角（θ）相等，与相邻的弦切角（θ’）互补，即θ＋θ’＝１８０°Φ(偏向角）ＡvvO’αＢθθθ‘运动时间的确定用偏转角（即圆心角α）与弦切角的关系，或者利用四边形的内角和等与360°计算出圆心角α的大小,由公式t=αT/360°可求出粒子在磁场中运动的时间

例：垂直纸面向外的匀强磁场仅限于宽度为d的条形区域内，磁感应强度为B．一个质量为m、电量为q的粒子以一定的速度垂直于磁场边界方向从α点垂直飞入磁场区，如图所示，当它飞离磁场区时，运动方向偏转θ角．试求粒子的运动速度v以及在磁场中运动的时间t．带电粒子在磁场中运动的多解问题带电粒子的电性不确定形成多解受洛仑兹力作用的带电粒子,可能带正电荷,也可能带负电荷,在相同的初速度下,正、负粒子在磁场中的轨迹不同，导致形成双解。一个带电粒子，沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场，粒子的一段径迹如图4所示，径迹上的每一小段可近似看成圆弧．由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小（带电量不变）．从图中可以确定[

]A.粒子从a到b，带正电B．粒子从b到a，带正电C．粒子从a到b，带负电D．粒子从b到a，带负电带电粒子在磁场中运动的多解问题临界状态不唯一形成多解带电粒子在洛仑兹力作用下飞越有界磁场时，由于粒子的运动轨迹是圆弧状，因此它可能穿过去了，也可能转过180°从有界磁场的这边反向飞出，形成多解临界问题例：长为L的水平极板间，有垂直纸面向内的匀强磁场，如图所示，磁感强度为B，板间距离也为L，板不带电，现有质量为m，电量为q的带正电粒子（不计重力），从左边极板间中点处垂直磁感线以速度v水平射入磁场，欲使粒子不打在极板上，可采用的办法是：（）A．使粒子的速度v<BqL/4mB．使粒子的速度v>5BqL/4mC．使粒子的速度v>BqL/mD．使粒子速度BqL/4m<v<5BqL/4m

例题讲解带电粒子在无界匀强磁场中的运动F洛=0匀速直线运动F洛=Bqv匀速圆周运动F洛=Bqv⊥等距螺旋（0＜θ＜90°）V//BV⊥Bv与B成θ角在只