高中物理(新教材)选修二课件5：1-2磁场对运动电荷的作用力 人教版

第一章安培力与洛伦兹力2磁场对运动电荷的作用力问题导入

我们知道，磁场对通电导线有作用力；我们还知道，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？如果有，力的方向和大小又是怎样的呢？阴极射线管——观察电子束运动轨迹的装置一、洛伦兹力的方向观察电子束在磁场中的偏转演示无磁场时电子束是一条直线课堂探究磁铁靠近阴极射线管，发现电子束运动轨迹发生了弯曲。演示观察电子束在磁场中的偏转

实验表明，电子束受到磁场的力的作用，径迹发生了弯曲。运动电荷在磁场中受到的力称为洛伦兹力。1.洛伦兹力与安培力的关系导线在磁场中受到的安培力，实际是洛伦兹力的宏观表现安培力大小等于各个运动电荷所受洛伦兹力的矢量和

磁场对电流的作用安培力洛伦兹力磁场对运动电荷的作用宏观微观F安=N·F洛BvF洛洛伦兹力垂直于B垂直于v，即垂直于Bv所在的平面

洛伦兹力的方向与电子的运动方向并不在同一条直线上，导致了电子运动方向变化。

实验表明运动的带电粒子在磁场中所受洛伦兹力的方向，与运动方向和磁感应强度的方向都垂直。BvF洛

我们曾经用左手定则判定安培力的方向。能不能用类似的方法判定运动电荷的受力方向?IF左手定则微观正电荷v同样符合左手定则F洛安培力洛伦兹力思考与讨论2.洛伦兹力的方向F洛v左手定则：手掌垂直磁感线四指正电荷运动方向拇指正电荷受力方向负电荷受力方向与正电荷受力方向相反vF洛S

N

I电子束就向上弯曲，与实验结果一致。S

N

I电子束就向上弯曲，与实验结果一致。例1试判断下图中的带电粒子刚进入磁场时所受洛伦兹力的方向FFF垂直于纸面向外F

垂直于纸面向里vBvBvBvB思考与讨论如何由安培力的表达式推导出洛伦兹力的表达式？1、设静止导线中定向运动的带电粒子的速度都是v，单位体积的粒子数为n。算出一段导线中的粒子数，这就是在时间t内通过横截面S的粒子数。如果每个粒子的电荷量记为q，由此可以算出q与电流I的关系。I=nqsv2、写出这段长为vt的导线所受的安培力F安。F安=BIl=B·nqsv·vt3、求出每个粒子所受的力，它等于洛伦兹力F洛。这时许多中间量，如n、v、s、t等都应不再出现。

二、洛伦兹力的大小

电荷量为q的粒子以速度v运动时，如果速度方向与磁感应强度方向垂直，那么粒子所受的洛伦兹力为：F洛

=qvB单位:磁感应强度→T力→N电荷量→C速度→m/s②当v∥B

时：

F洛

=0①当

v垂直B时：

F洛

=qvB若带电粒子不垂直也不平行射入磁场，粒子受到的洛伦兹力又如何呢?v2v1vθ③当速度方向与磁场方向的夹角为θ时：F洛

=qvBsin

θ

参照讨论安培力一般式时的方法：θ=0时平行：F洛＝0θ=90°时垂直：F洛＝qvB三、电子束的磁偏转

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

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。从图中可以看出，没有磁场时电子束打在荧光屏正中的O点。为使电子束偏转，由安装在管颈的偏转线圈产生偏转磁场。1、如果要使电子束在水平方向偏离中心，打在荧光屏上的A点，偏转磁场应该沿什么方向?垂直纸面向外2、如果要使电子束打在B点，磁场应该沿什么方向？垂直纸面向里3、如果要使电子束在荧光屏上的位置由B逐渐向A点移动，偏转磁场应该怎样变化？思考与讨论磁场先垂直纸面向里逐渐减小，再垂直纸面向外逐渐增大实际上，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。

解：由电场特性知带正电粒子受到向下的电场力，大小是F电=qE。由左手定则知收到的向上的洛伦兹力，大小F洛=qvBF洛F电当两者大小相等时，粒子才沿图示的直线运动，即：qE=qvB

1.洛伦兹力：运动电荷在磁场中受到的作用力2.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3.洛伦兹力的方向既垂直于磁场，又垂直于速度，即垂直于v和B所组成的平面。但是B与v不一定垂直。4.左手定则：手掌垂直磁感线四指正电荷运动方向拇指正电荷受力方向5.F洛

=qvBsin

θ

θ=0时平行：F洛＝0θ=90°时垂直：F洛

=qvB课堂小结备用工具&资料

解：由电场特性知带正电粒子受到向下的电场力，大小是F电=qE。由左手定则知收到的向上的洛伦兹力，大小F洛=qvBF洛F电当两者大小相等时，粒子才沿图示的直线运动，即：qE=qvB

从图中可以看出，没有磁场时电子束打在荧光屏正中的O点。为使电子束偏转，由安装在管颈的偏转线圈产生偏转磁场。1、如果要使电子束在水平方向偏离中心，打在荧光屏上的A点，偏转磁场应该沿什么方向?垂直纸面向外2、如果要使电子束打在B点，磁场应该沿什么方向？垂直纸面向里3、如果要使电子束在荧光屏上的位置由B逐渐向A点移动，偏转磁场应该怎样变化？思考与讨论磁场先垂直纸面向里逐渐减小，再垂直纸面向外逐渐增大一、洛伦兹力的方向观察电子束在磁场中的偏转演示无磁场时电子束是一条直线课堂探究BvF洛洛伦兹力垂直于B垂直于v，即垂直于Bv所在的平面

洛伦兹力的方向与电子的运动方向并不在同一条直线上，导致了电子运动方向变化。

实验表明运动的带电粒子在磁场中所受洛伦兹力的方向，与运动方向和磁感应