磁场对运动电荷的作用力+高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

磁场对运动电荷的作用力

选修二

第一章

第二节1、判断安培力的方向：II2、安培力大小的一般计算方法：F=BILsinθFF复习思考：1、磁场对电流有力的作用，2、电流是由电荷的定向移动形成的，由此我们是否可以设想这个力其实是作用在电荷上的？运动电荷在磁场中会受到作用力吗？I推理与猜想演示：阴极射线在磁场中的偏转1、没有磁场时，接通高压电源可以观察到什么现象。2、光束实质上是什么？3、若在电子束的路径上加磁场，可以观察到什么现象？4、改变磁场的方向，通过观查从而判断运动的电子在各个方向磁场中的受力方向。挑战练习【实验现象

】在没有外磁场时，电子束沿直线运动，将磁铁靠近阴极射线管，发现电子束运动轨迹发生了弯曲。【实验结论

】磁场对运动电荷有力的作用。磁场对运动电荷的作用力叫做洛伦兹力洛伦兹(1853~1928)一、洛伦兹力2.洛伦兹力与安培力的关系：

1.定义:实验表明运动电荷在磁场中受到力的作用，

这个力叫做洛仑兹力。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宏观表现宏观表现洛伦兹力的本质

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洛伦兹（1853—1928）洛伦兹是荷兰物理学家、数学家，1853年7月18日生于阿纳姆。洛伦兹创立了经典电子论，提出了洛伦兹变换公式，1902年与其学生塞曼共同获得诺贝尔物理学奖。为纪念洛伦兹的卓著功勋，荷兰政府决定从1945年起，把他的生日定为“洛伦兹节”。二、洛伦兹力的方向

左手定则：磁感线穿掌心，四指指向电流的方向，大拇指所指的方向就是安培力的方向。判断安培力的方向判断洛伦兹力的方向正电荷定向移动的方向

左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心垂直进入，并使四指指向正电荷运动的方向（负电荷运动的反方向），这时拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向。左手定则:四指的方向与正电荷运动方向相同与负电荷运动方向相反磁感线方向穿掌心拇指方向洛伦兹力方向Bv

F洛vBFvfvfvvBvff垂直纸面向外试判断下图中的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向1、可见：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、安培力方向由左手定则判断。我们知道安培力的方向既垂直于磁场方向，又垂直于电流方向，同样也用左手定则判断洛伦兹力f的方向也既垂直于磁场B的方向又垂直于电荷运动速度v的方向练一练：练习：试判断这时粒子所受洛伦兹力的方向×

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×VV+VVV+VF+VF垂直纸面向外F垂直纸面向里+VFFFF=0F=0+++探究洛伦兹力的大小：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（1）电流强度I。（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。(适用条件：速度方向与磁场方向垂直)试判断下图中的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的情况如何？v01、V//B，洛伦兹力最小F=0想一想：如果带电粒子射入匀强磁场时（不计粒子重力）,初速度vo跟磁感强度B的方向平行,粒子将做什么运动？以初速度v0做匀速直线运动三、洛伦兹力的大小类比：我们知道：当电流方向跟磁场方向平行时安培力等于0。2、V垂直B，洛伦兹力F最大vqB实验表明：磁场越强（磁感强度越大）、电荷量越大、运动速度越快，电荷受到的洛伦兹力越大；可见:当电荷运动方向跟磁场方向垂直时洛伦兹力的大小跟三个因素相关：磁感应强度B电荷量q电荷运动快慢vF=qVBV［想一想］若此电子不垂直射入磁场，电子受到的洛伦兹力又如何呢

？B1B2

四、洛伦兹力的特点：2、洛伦兹力只改变速度的方向,不改变速度的大小.3、洛伦兹力对电荷永不做功.1、洛伦兹力的方向总是既垂直于速度,又垂直于磁场,即垂直于V和B所组成的平面.练习

例题：求下图中各电荷所受洛伦兹力的大小和方向

洛伦兹力与电场力的对比五、电子束的磁偏转当粒子在磁场中运动时，因受到洛伦兹力的作用而发生偏转。应用：电视显像管的工作原理原理：电子枪（阴极）发射电子，电子经过偏转线圈受到洛伦兹力发生偏转，打到荧光屏上，使荧光屏发光。1、要使电子打在A点,偏转磁场应该沿什么方向?垂直纸面向外2、要是电子打在B点,偏转磁场应该沿什么方向?垂直纸面向里3、要是电子打从A点向B点逐渐移动,偏转磁场应该怎样变化？先垂直纸面向外并逐渐减小,后垂直纸面向里并逐渐增大.1、要使电子打在O点,偏转磁场应该沿什么方向?不加偏转磁场

实际上，在偏转区水平方向和竖直方向都有偏转磁场。这样光点就可以移动，这技术叫扫描。

我国的电视机每秒要进行50场扫描，所以我们才看到整个屏幕都是亮的。扩

展1：速度选择器原理图

带电粒子的质量、电荷量的大小、正负不作为通过条件。AABC扩

展2：磁流体发电机原理图

等离子体

稳定时的电压大小为U=Bdv(d:板间距；v:离子的速率)课堂互动探究四：洛伦兹力的应用了解：霍尔效应在匀强磁场中放置一个矩形截面的载流导体，当磁场方向与电流方向垂直时，导体在垂直于磁场、电流的方向出现电势差的现象。原理：导体中定向移动的电荷，在磁场中受到洛伦兹力而发生偏转，使得导体的上下表面聚集了异种电荷，产生电势差，进而导体中的电荷受到电场力和洛伦兹力的共同作用，当电场力增大到与洛伦兹力相等时，电荷不再上下聚集，上下表面的电势差稳定，该电势差称为霍尔电势差或霍尔电压。了

解：电磁流量计流量Q=Sv（S：导管的横截面积；v：流动速度）如图：用一非磁性材料制成圆