《运动电荷在磁场中受到的力》.ppt

第三章 磁场,第五节 运动电荷在磁场中受到的力,电视机，是我们家里常见的家用电器，有的叫显像管电视，有的叫液晶电视。那么显像管电视机是如何工作的呢？这节课我们就来认识下。,1. 判断安培力的方向,2. 安培力大小的一般计算方法,F = ILBsin ,知识回顾,磁场对通电导线（电流）有力的作用，而电流是电荷的定向运动形成的，由此你想到了什么？,磁场可能对运动电荷有力的作用。,导体中的电流是由电荷的定向移动产生的,电流是如何形成的？,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。,通过观看视频，阴极射线在磁场中的偏转演示实验，使学生了解微观粒子在磁场中受到力的作用。,8/29/2020,洛伦兹力的方向,1.实验探究： 磁场对运动电荷是否有力的作用 （1）探究过程,无外加磁场时，阴极射线管中电子束的运动轨迹为直线,8/29/2020,外加蹄形磁铁时，阴极射线管中电子束运动轨迹发生弯曲 交换磁铁N、S极，电子束的偏转方向与之前相反 换用两个蹄形磁铁时，电子束的偏转角度增大,洛伦兹 （1853 1928）,一、洛伦兹力,2. 洛伦兹力与安培力的关系：,1. 磁场对运动电荷有力的作用， 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,因,果,微观原因,宏观表现,猜想：能不能用左手定则来判定？ 推理：我们曾经用左手定则判定安培力的方向。大量定 向移动电荷所受洛伦兹力宏观表现为安培力， 因此，可以用左手定则判定洛伦兹力的方向。 验证：尝试不同方向的磁场对电子束的不同影响，判断 运动的电子束在各种方向的磁场中的受力方向。,洛仑兹力 F洛 的方向如何确定？,10,1. 伸开左手，使拇指与其余四指垂直，并且都与手掌在同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，若四指指向正电荷运动的方向，那么拇指所指的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向。,二、洛伦兹力的方向 左手定则,2. 若四指指向负电荷运动的反方向，那么拇指所指的方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向。,1. 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。,8/29/2020,思考 1.判断下列说法的正误 （1）洛伦兹力方向一定与电荷的运动方向垂直，磁场方向也一定与电荷的运动方向垂直。（ ） （2）运动电荷在某处不受洛伦兹力的作用，则该处的磁感应强度一定为 0。 （ ） （3）如果把q改为q ，且速度反向，则洛伦兹力的方向不变。 （ ）,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 。,F 垂直于纸面向外,F 垂直于纸面向外,如果带电粒子射入匀强磁场时（不计粒子重力），初速度 v0 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,试判断：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？,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 。当带电粒子的运动方向与磁场方向平行时，洛伦兹力最小 F洛 = 0。,( vB ),三、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,当 vB 时， F洛 = 0,若带电粒子不垂直射入磁场，粒子受到的洛伦兹力又如何呢?,B,v,F,v2,v1,v,F洛 = qvBsin ( 为 B 与 v 的夹角 ),安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力微观表现。,2. 大小关系：F安 NF洛（N是导体中运动的电荷数）。,3. 方向关系：F安 与 F洛方向相同。,4. F安与 F洛 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,例2. 一初速度为零的质子（质量 m = 1.67 kg ，电荷量 q = 1.6 C ），经过电压为 3340 V 的电场加速后，垂直进入磁场感应强度为 5.0 T 的匀强磁场中，质子所受洛仑磁力为多大？,解析：由动能定理：qU = 则质子所受洛伦慈力 F = qvB = qB = 6.4 N 。,1. 关于安培力和洛伦兹力，下列说法正确的是( ) A. 安培力和洛伦兹力是性质完全不同的两种力 B. 安培力和洛伦兹力，其本质都是磁场对运动电荷的作用力 C. 安培力和洛伦兹力，二者是等价的 D. 安培力对通电导体能做功，但洛伦兹力对运动电荷不能做功,BD,四、电视显像管的工作原理,显像管的介绍,原理：电子束在磁场中偏转。,主要构造:,电子枪（阴极）、偏转线圈、荧光屏等。,电子束从最上一行到扫描到最后一行叫做一场。电视中每秒要进行50场扫描，因为人眼的“视觉暂留”，所以我们会感觉整个荧光屏都在发光。,电视显像管发射电子，在加速电场中被加速后进入偏转磁场。在偏转磁场作用下，电子束在荧光屏上扫描。电子束在荧光屏上扫描一行后，迅速返回(如图中虚线所示)，再做下一行扫描，直到荧光屏的下端。,1. 洛伦兹力：运动电荷在磁场中受到的作用力。,安培力是洛伦兹力的宏观表现,2. 洛伦兹力方向的判断：左手定则。,Fv、B 所在的平面；负电荷的方向与正电荷的相反,3. 洛伦兹力的大小：F = qvBsin （ 为 B 与 v 的夹角）,4. 电视显像管的工作原理,1. 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。,洛伦兹力方向 垂直纸面向里,洛伦兹力方向 垂直纸面向外,F洛,BC,2. 下列说法中正确的是（ ） A. 磁场方向、电荷运动方向、洛仑兹力方向三者总是互相垂直的 B. 洛仑兹力方向一定既垂直于磁场方向，又垂直于电荷运动方向 C. 电荷运动方向与磁场方向可能垂直，也可能不垂直，但洛仑兹力方向一定与磁场方向和运动方向都垂直 D. 根据电荷运动方向和洛仑兹力方向，一定能确定磁场方向,3. 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,CD,U,4. 摆长为 L 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 q，质量为 m，磁感应强度为 B，细绳与竖直方向的夹角为 。当小球从如图所示的位置摆到最低处时，摆线上拉力 T 多大？,27,当摆球向右摆到最低点时，速度方向水平向右，洛伦兹力方向竖直向上，如图所示。则： Tmg = m,解析:摆球在运动中洛伦兹力不做功，由动能定理得： mgL( 1cos ) = v =,答案：,