《磁场对运动电荷的作用力》李.pptx

《《磁场对运动电荷的作用力》李.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《磁场对运动电荷的作用力》李.pptx（30页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、3.5 3.5 磁场对运动电荷的作用力磁场对运动电荷的作用力物理新人教版选修物理新人教版选修3-13-1IIFF运动电荷在磁场中会受到作用力吗？运动电荷在磁场中会受到作用力吗？I洛伦兹（洛伦兹（1853185319281928） 洛伦兹是荷兰物理洛伦兹是荷兰物理学家、数学家，学家、数学家，18531853年年7 7月月1818日生于阿纳姆。日生于阿纳姆。洛伦兹创立了经典电子洛伦兹创立了经典电子论，提出了洛伦兹变换论，提出了洛伦兹变换公式，公式，19021902年与其学生年与其学生塞曼共同获得诺贝尔物塞曼共同获得诺贝尔物理学奖。为纪念洛伦兹理学奖。为纪念洛伦兹的卓著功勋，荷兰政府的卓著功勋，荷兰

2、政府决定从决定从19451945年起，把他年起，把他的生日定为的生日定为“洛伦兹洛伦兹节节”。演示：阴极射线在磁场中的偏转演示：阴极射线在磁场中的偏转磁场对运动电荷的作用力叫做磁场对运动电荷的作用力叫做 洛伦兹力洛伦兹力二、探究洛伦兹力的方向：二、探究洛伦兹力的方向：安培力是磁场对电流的作用力安培力是磁场对电流的作用力电流是电荷的定向移动形成的电流是电荷的定向移动形成的 洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用力洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用力 磁场对电流的作用力实质是磁场对磁场对电流的作用力实质是磁场对运动运动电荷电荷的作用力的作用力洛伦兹力的方向可以用洛伦兹力的方向可以用 左手定则判定左手定则判定

3、实验验证：实验验证：理论推导理论推导: :猜想：猜想：猜想正确猜想正确vvffvvBvff垂直纸面向外垂直纸面向外 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力的方向 1 1、可见：以相同速度进入同一磁场的正负电荷受到的洛、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。伦兹力方向相反。2 2、安培力方向由左手定则判断。我们知道安培力的方向、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则判断洛伦兹力f f的方

4、向也既垂直于磁场的方向也既垂直于磁场B B的方向又垂直于的方向又垂直于电荷运动速度电荷运动速度v v的方向的方向练一练：练一练：练一练：练一练： 试判断各图中带电粒子受洛伦兹力的方向，或带电粒试判断各图中带电粒子受洛伦兹力的方向，或带电粒子的电性、或带点粒子的运动方向子的电性、或带点粒子的运动方向。vffvv洛伦兹力方向垂直纸面向里洛伦兹力方向垂直纸面向外v v0vqBVB1B2四、探究洛伦兹力的表达式：四、探究洛伦兹力的表达式： 设有一段长为设有一段长为L L，横截面积为，横截面积为S S的直导线，单位体积内的直导线，单位体积内的自由电荷数为的自由电荷数为n n，每个自由电荷的电荷量为，每个

5、自由电荷的电荷量为q q，自由电荷，自由电荷定向移动的速率为定向移动的速率为v v。这段通电导线垂直磁场方向放入磁。这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为感应强度为B B的匀强磁场中，求的匀强磁场中，求（1 1）电流强度）电流强度I I。（2 2）通电导线所受的安培力通电导线所受的安培力。（3 3）这段导线内的自由电荷数。）这段导线内的自由电荷数。（4 4）每个电荷所受的洛伦兹力。）每个电荷所受的洛伦兹力。如果通电导线不和磁场方向垂直，怎么办？如果通电导线不和磁场方向垂直，怎么办？F F= =q qv vB Bs si in n( (适用条件：速度方向与磁场方向垂直适用条件：速度方向与磁场方

6、向垂直) )速度速度v v与磁场与磁场B B的方向夹角为的方向夹角为时时I=nqsvF F安安ILBILB（nqsvnqsv）LBLB总电荷数：总电荷数：nsLnsLF F洛洛VBVBV 问题若此电子不垂直射入磁场，问题若此电子不垂直射入磁场，电子受到的洛伦兹力又如何呢电子受到的洛伦兹力又如何呢 ？洛伦兹力：洛伦兹力：F=F=qVBqVB (V(V垂直垂直B B）sin (FBqvBv 为 与 的夹角）B1B2洛伦兹力与安培力的关系：洛伦兹力与安培力的关系：1.1.安培力是洛伦兹力的集体表现安培力是洛伦兹力的集体表现，洛伦兹力是安，洛伦兹力是安培力微观表现。培力微观表现。2.2.大小关系：大小

7、关系：F F安安NFNF洛洛（N N是导体中运动的电荷数）是导体中运动的电荷数）3.3.方向关系：方向关系：F F安安与与F F洛洛方向相同方向相同4.F4.F安安与与F F洛洛本质都是磁场对运动电荷的作用力本质都是磁场对运动电荷的作用力洛伦兹力与安培力的关系：洛伦兹力与安培力的关系：洛伦兹力和电场力的区别：洛伦兹力和电场力的区别：1.1.电荷在电场中一定受到电场力的作用，与其运动状态无电荷在电场中一定受到电场力的作用，与其运动状态无关；而电荷在磁场中不一定受到磁场力作用，只有相对于关；而电荷在磁场中不一定受到磁场力作用，只有相对于磁场运动且运动方向与磁场方向不平行的电荷才受磁场力磁场运动且运

8、动方向与磁场方向不平行的电荷才受磁场力作用。作用。2.2.大小：大小：F F电电Eq,FEq,F洛洛=Bqvsin=Bqvsin。3.3.电荷所受电场力方向总是平行于电场线的切线方向；而电荷所受电场力方向总是平行于电场线的切线方向；而电荷所受磁场力的方向总是既垂直于磁场方向，又垂直于电荷所受磁场力的方向总是既垂直于磁场方向，又垂直于运动方向。运动方向。4.4.电场力要对运动电荷做功（电荷在等势面上运动除电场力要对运动电荷做功（电荷在等势面上运动除外）；而电荷在磁场中运动时，磁场力一定不会对电荷外）；而电荷在磁场中运动时，磁场力一定不会对电荷做功。做功。1 1、当一带正电、当一带正电q q的粒子

9、以速度的粒子以速度v v沿螺线管中轴线进入该通沿螺线管中轴线进入该通电螺线管，若不计重力，则电螺线管，若不计重力，则 A A带电粒子速度大小改变；带电粒子速度大小改变；B B带电粒子速度方向改变；带电粒子速度方向改变；C C带电粒子速度大小不变；带电粒子速度大小不变；D D带电粒子速度方向不变。带电粒子速度方向不变。CD练一练：练一练： 2、摆长为摆长为L L的单摆在匀强磁场中摆动，摆动中摆的单摆在匀强磁场中摆动，摆动中摆线始终绷紧，若摆球带正电，电量为线始终绷紧，若摆球带正电，电量为q q，质量为，质量为m m，磁感应强度为磁感应强度为B B，当小球从最高处摆到最低处，摆，当小球从最高处摆到

10、最低处，摆线上拉力线上拉力T T多大？多大？解析：解析： 摆球在运动中洛伦兹力不做功，由动能摆球在运动中洛伦兹力不做功，由动能定理得：定理得： 211cos2mgLmv21 cosvgL 摆球在最低点时的速度方向不同，洛伦兹力方摆球在最低点时的速度方向不同，洛伦兹力方向不同，绳受到的拉力大小不同向不同，绳受到的拉力大小不同 21FvTm gmL洛121 cosTmgmgBqv32cos21 cosmgmgBqgL1.当摆球向右摆时，当摆球向右摆时，2。当摆球向左摆时，。当摆球向左摆时， 质量质量m=0.1m=0.11010-3-3kgkg的小物块，带有电量为的小物块，带有电量为 q=5q=51

11、010- -4 4C C的正电荷，放在斜面上，斜面的倾角的正电荷，放在斜面上，斜面的倾角=30=30，物块与，物块与斜面间的动摩擦因数斜面间的动摩擦因数=0.4=0.4。设整个斜面放在匀强磁场中，。设整个斜面放在匀强磁场中，B=0.5TB=0.5T，方向如图，若斜面足够长，问：，方向如图，若斜面足够长，问： （1 1）物块下滑时，能达到的最大速率为多少？）物块下滑时，能达到的最大速率为多少？ （2 2）如果将磁场反向，其他条件不变，物块下滑时将发）如果将磁场反向，其他条件不变，物块下滑时将发生什么情况？生什么情况？ 例题：五 电视显像管的工作原理主要构造:电子枪（阴极）、偏转线圈、荧光屏等电子枪（阴极）、偏转线圈、荧光屏等五 电视显像管的工作原理1 1若要使电子束在水平方向偏离中心，打在荧光屏上的点，偏转磁场若要使电子束在水平方向偏离中心，打在荧光屏上的点，偏转磁场应该沿什么方向？应该沿什么方向？五 电视显像管的工作原理2 2若要使电子束打在点，磁场应该沿什么方向？若要使电子束打在点，磁场应该沿什么方向？3 3若要使电子束打在荧光屏上的位置由逐渐向点若要使电子束打在荧光屏上的位置由逐渐向点移动，偏转磁场应该怎样变化？移动，偏转磁场应该怎样变化？速度选择器原理速度选择器原理磁流体发电机磁流体发电机