1.2磁场对运动电荷的作用力课件高二下学期物理人教版选择性(1)2

第一章安培力与洛伦兹力第2节

磁场对运动电荷的作用力1、磁场对通电导线的作用力的大小和方向是怎样的？2、电流是如何形成的？其微观表达式的形式为？磁场对通电导线有作用力；而带电粒子的定向移动形成了电流。那么，磁场对运动电荷有作用力吗？电荷的定向移动形成的大小：F＝ILBsinθ方向：左手定则IFB

知识回顾阴极射线管

从阴极发射出来的电子，在阴阳两极间的高压作用下，使其加速，形成电子束，轰击到长条形的荧光屏上激发出荧光，可以显示电子束的运动轨迹。一、洛伦兹力1.定义:实验表明运动电荷在磁场中受到力的作用，

这个力叫做洛伦兹力2、安培力与洛伦兹力的关系安培力是洛伦兹力的宏观表现洛伦兹力是安培力的微观本质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左手定则: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方向（电流方向）这时拇指所指方向就是该电荷在磁场中所受洛伦兹力方向。既然洛伦兹力是安培力的微观本质，那么洛伦兹力的方向应该也满足左手定则二、洛伦兹力的方向若为负电荷，四指应指向负电荷运动的反方向fvBF洛既与B垂直又与v垂直，即垂直于B和v所确定的平面，但B与v不一定垂直.二、洛伦兹力的方向FV洛伦兹力方向的特点洛伦兹力对带电粒子不做功洛伦兹力会对带电粒子做功改变粒子速度大小吗？例1、试判断下列图中各带电粒子所受洛伦兹力的方向、或带电粒子的电性。vF洛F洛B垂直于纸面向里运动BvBvF洛BvB洛仑兹力垂直于纸面向外-洛仑兹力垂直于纸面向外F洛=0例2.将含有大量正、负带电粒子及不带电粒子的气体以一定速度垂直于磁场喷入匀强磁场中，它们在磁场中的运动径迹分成了如图所示的三束，其中②是直线。则(

)A

①是带正电的粒子B

②是带正电的粒子C

③是带正电的粒子D

③是不带电的粒子A（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？设有一段长为L，横截面积为S的直导线，单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，自由电荷定向移动的速率为v。这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中，求：三、洛伦兹力的大小安培力大小等于各个自由电荷所受洛伦兹力的合力（B与V垂直)

建立模型:通电导线放到匀强磁场，磁感应强度为B,导线与磁场应强度垂直。设带电粒子定向运动的速度都是v,单位体积的粒子数为n,导体的横截面积为S，每个粒子的电荷量为q

安培力是洛伦兹力的宏观表现,我们可以由安培力的表达式推导出洛伦兹力的表达式这段导体所受的安培力：F安=BIL=

BnqsvL这段导体中含有的自由电荷数：

N=nLs每个自由电荷所受的洛伦兹力大小：思考：三、洛伦兹力的大小安培力大小等于各个自由电荷所受洛伦兹力的合力

问题：若带电粒子不垂直射入磁场，电子受到的洛伦兹力又如何呢？

为B和v之间的夹角vB11B┴vvv11┴①

当电荷运动的方向与磁场方向垂直时:F洛＝qvB②

若带电粒子速度v与磁场B夹角为θ时：F洛＝qvBsinθ1.洛伦兹力的计算公式2.洛伦兹力F＝qvBsinθ的大小理解①当v⊥B，F＝qvB，洛伦兹力最大②当v∥B时，F＝0，不受洛伦兹力

③当电荷静时(v=0):

F洛＝0(磁场对静止电荷不产生力的作用)三、洛伦兹力的大小

洛伦兹力的方向与粒子的运动速度方向垂直，当粒子在磁场中运动时，因受到洛伦兹力的作用，就会发生偏转。(显像管电视机中就应用了电子束磁偏转的原理.

三、电子束的磁偏转电子枪（阴极）——发射电子偏转线圈——产生垂直纸面向里或向外的偏转磁场荧光屏——被电子束撞击时发光【思考与讨论】①要使电子打在O点,偏转磁场大小如何?②要使电子打在A点,偏转磁场应该沿什么方向?③要使电子打在B点,偏转磁场应该沿什么方向?④要使电子从A点向B点逐渐移动,偏转磁场应该怎样变化？垂直纸面向外先垂直纸面向外并逐渐减小,后垂直纸面向里并逐渐增大.垂直纸面向里B=0用图像表示：练习:

如图所示,电子枪发射电子经加速后沿虚线方向进入匀强磁场区域(图中圆内),沿图中实线方向射出磁场,最后打在屏上P点,则磁场的方向可能为(

A

)

A.垂直于纸面向外 B.垂直于纸面向内C.平行于纸面向上 D.平行于纸面向右

课堂小结一.

洛伦兹力的方向：左手定则二.

洛伦兹力的大小：

（θ为B与v夹角）（B⊥v）三.

电子束的磁偏转洛伦兹力的应用一、防止宇宙射线练习来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子在进入地球周围的空间时，将（）

A.竖直向下沿直线射向地面

B.相对于预定地点向东偏转

C.相对于预定地点稍向西偏转

D.相对于预定地点稍向北偏转B在图所示的平行板器件中，电场强度E和感应强度B相互垂直。具有不同水平速度的带电粒子射入后发生偏转的情况不同。这种装置能把具有某一特定速度的粒子选择出来，所以叫做速度选择器。试证明带电粒子速度为多少时，才能沿着图示虚线路径通过这个速度选择器。F洛F电思路导引：速度选择器中所选择的粒子都是微观粒子，其所受重力远远小于电场力（或洛伦兹力），重力对粒子运动的影响很小，所以一般情况下都忽略不计。完全解答：

由电场特性知带正电粒子受到向下的电场力，大小是由左手定则知收到的向上的洛伦兹力，大小F电＝qEF洛

=qvB二、速度选择器F洛F电当F电＝F洛

时，粒子才沿图示的直线运动，即：知识归纳：1、速度选择器只对选择的粒子的速度有要求，而对粒子的质量、电荷量大小及带电正、负无要求.2、当

时，粒子向F洛方向偏转，F电做负功，粒子的动能减小，电势能增大.3、当

时，粒子向F电方向偏转，F电做正功，粒子的动能增大，电势能减小.一种用磁流体发电的装置如图所示。平行金属板A、B之间有一个很强的磁场。将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）喷入磁场，A、B两板间便产生电压。如果把A、B和用电器连接，A、B就是一个直流电源的两个电极。（1）A、B板哪一个是电源的正极?（2）若A、B两板相距为d，板间的磁场按匀强磁场处理，磁感应强度为B，等离子体以速度v沿垂直于B的方向射入磁场，这个发电机的电动势是多大？vF洛vF洛B板是电源的正极正电荷到达B板，负电荷到达A板，两板之间形成电场，运动电荷受到与洛伦兹力方向相反的电场力，但电场力小于洛伦兹力，电荷继续向两板聚集，板间电场不断增强，电荷所受电场力不断增加，当电场力等于洛伦兹力时，板上电荷处于动态稳定状态。三、磁流体发电（2）若A、B两板相距为d，板间的磁场按匀强磁场处理，磁感应强度为B，等离子体以速度v沿垂直于B的方向射入磁场，这个