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洛伦兹力第一页，共二十八页，编辑于2023年，星期一复习回顾方向：IB30°IB运用左手定则判断安培力的方向安培力:1、磁场对通电导线的作用力θ为B和I之间的夹角大小：FF左手定则第二页，共二十八页，编辑于2023年，星期一大小：安培力:2、通电导线中的电流是怎样形成的呢?【思考】:既然磁场对电流有力的作用,而电流是由电荷的定向移动形成的.那么磁场是否对运动电荷也有作用力呢?电荷的定向移动形成的1、磁场对通电导线的作用力方向：左手定则复习回顾第三页，共二十八页，编辑于2023年，星期一实验验证阴极射线管是一个真空放电管，在它两个电极之间加上高电压时，就会从它的阴极发射出电子束来，这样的电子束即所谓阴极射线。电子束本身是不能用肉眼观察到的，为此在管中附有荧光屏，电子束打在荧光屏上将发出荧光，这样我们就可以看到电子的径迹。在没有磁场时，电子束由阴极发出后沿直线前进。第四页，共二十八页，编辑于2023年，星期一未加磁场时的电子束运动径迹电子束在磁场中的偏转第五页，共二十八页，编辑于2023年，星期一实验现象：在没有外磁场时，电子束沿直线运动，将蹄形磁铁靠近阴极射线管，发现电子束运动轨迹发生了弯曲。

运动电荷在磁场中受到的作用力叫做洛伦兹力，安培力是洛伦兹力的宏观表现。安培力洛伦兹力宏观表现微观实质第六页，共二十八页，编辑于2023年，星期一荷兰物理学家洛伦兹（Lorentz，1853—1928）

洛伦兹——“我们时代最伟大最尊贵的人”。第七页，共二十八页，编辑于2023年，星期一极光由于地磁场俘获带电粒子而出现的现象第八页，共二十八页，编辑于2023年，星期一地磁场和太阳风地球周围空间有地磁场，两极强，中间弱。从太阳或其他星体上，时刻都有大量的高能粒子流放出，称为宇宙射线。地磁场能改变宇宙射线中带电粒子的运动方向，对宇宙射线起了一定的阻挡作用。第九页，共二十八页，编辑于2023年，星期一在地磁两极附近由于磁感线与地面垂直外层空间入射的带电粒子可直接射入高空大气层内它们和空气分子的碰撞产生的辐射就形成了极光绚丽多彩的极光第十页，共二十八页，编辑于2023年，星期一设在一磁感强度为B的匀强磁场中，垂直于磁场方向放入一段长为L通电直导线，横截面积为S，单位体积中含有的自由电荷数为n，每个电荷的电量为q，定向移动的速率为v。试推导每个电荷所受洛仑兹力的大小二、洛伦兹力的大小思考与讨论：安培力与洛仑兹力的关系导体中的电流是由电荷的定向移动产生的第十一页，共二十八页，编辑于2023年，星期一截面A截面BLF洛=qvB导线中的电流I=neSv所受到的安培力F=BIL=BneSvL运动电荷的总数nSL单个运动电荷所受到的作用力F洛=F/nSL条件：电荷运动方向与磁场方向垂直F洛=evB第十二页，共二十八页，编辑于2023年，星期一分析1.当电荷运动方向与磁场方向垂直（v⊥B）时，f=qvB.2.当电荷的运动方向与磁场方向平行（v//B)时，电荷不受洛伦兹力作用，即f=0.3.在一般情况下，当运动电荷的速度方向与磁场方向成θ角时，qv第十三页，共二十八页，编辑于2023年，星期一vBvBθB2B1v2v1f=qvB1=qvBsinθf=qv1B=qvBsinθθ第十四页，共二十八页，编辑于2023年，星期一1.左手定则来判定：三.洛伦兹力的方向让磁感线穿入手心，四指指向正电荷运动的方向(负电荷运动的反方向)，拇指指向就是电荷所受洛仑兹力的方向．2.特点：①F洛⊥B,F洛⊥V(垂直于v和B所决定的平面)②

洛伦兹力对电荷不做功第十五页，共二十八页，编辑于2023年，星期一实验验证第十六页，共二十八页，编辑于2023年，星期一×××××××××++++×××××××××+VfVV垂直纸面向外VVfVf习题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格伦兹力的大小与方向垂直纸面向里θθ第十七页，共二十八页，编辑于2023年，星期一2、判断下列各图带电粒子所受的洛伦兹力的方向或带电粒子的带电性×××××××××VfV垂直纸面向外VfVB垂直纸面向里第十八页，共二十八页，编辑于2023年，星期一四、带电粒子在无界匀强磁场中的运动1、带电粒子垂直进入匀强磁场（VB)⊥第十九页，共二十八页，编辑于2023年，星期一沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子，在匀强磁场中做匀速圆周运动。强调：所说的带电粒子是指微观的带电粒子，不计重力；该圆周运动的平面垂直于磁场方向。周期跟轨道半径和运动速率均无关．第二十页，共二十八页，编辑于2023年，星期一2、带电粒子平行进入匀强磁场（V//B)匀速直线运动F洛=03、若带电离子与磁场成一定的角度射入匀强磁场，粒子如何运动？VV1V2Bθ垂直于B方向上：匀速圆周运动平行于B方向上：匀速直线运动第二十一页，共二十八页，编辑于2023年，星期一垂直磁场方向：R＝mvsinθ/qBT=2πm/qB平行磁场方向：螺距d＝2πmcosθ/qB第二十二页，共二十八页，编辑于2023年，星期一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⊥等距螺旋线运动（0＜θ＜90°）V//BV⊥Bv与B成θ角在只有洛仑兹力的作用下第二十三页，共二十八页，编辑于2023年，星期一

例1、当一带正电q的粒子以速度v沿螺线管中轴线进入该通电螺线管，若不计重力，则：A．带电粒子速度大小改变B．带电粒子速度方向改变C．带电粒子速度大小不变D．带电粒子速度方向不变第二十四页，共二十八页，编辑于2023年，星期一

例2、如图所示，带电小球在匀强磁场中沿光滑绝缘的圆弧形轨道的内侧来回往复运动，它向左或向右运动通过最低点时A.速度相同B.加速度相同C.所受洛伦兹力相同D.轨道给它的弹力相同第二十五页，共二十八页，编辑于2023年，星期一

例3、在只受洛伦兹力的条件下,关于带电粒子在匀强磁场中的运动,下列说法中正确的是A、只要粒子的速度大小相同，带电量相同，粒子所受洛伦兹力大小就相同B、洛伦兹力只改变带电粒子运动方向C、洛伦兹力始终与速度垂直，所以洛伦兹力不做功D、洛伦兹力始终与速度垂直，所以粒子在运动过程中的动能保持不变第二十六页，共二十八页，编辑于2023年，星期一

例4、初速为V0的电子，沿平行于通电长直导线的方向射出，直导线中电流方向与电子的初始运动方向如图所示，则A．电子将向右偏转，速率不变 B．电子将向左偏转，速率改变C．电子将向左偏转，速率不变 D．电子将向右偏转，速率改变第二