运动电荷在磁场的运动课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,*,思考与讨论,从宇宙深处射来的带电粒子为什么只在南北两极形成神秘莫测的极光？,思考与讨论从宇宙深处射来的带电粒子为什么只在南北两极形成神秘,1,思考与讨论,电视机的内部显像管中，电子枪射出的是一束细细的电子束，为什么整个屏幕都能发光？若在电视机附近放置一个很强的磁铁，电视画面将会出现颜色失真的现象，这又是为什么？,思考与讨论电视机的内部显像管中，电子枪射出的是一束细细的电子,2,3.5 运动电荷在磁场 中受到的力,3.5 运动电荷在磁场 中受到的力,3,实验：阴极射线在磁场中的偏转,电子射线管的原理：,从阴极发射出来电子，在阴阳两极间的高压作用下，使电子加速，形成电子束，轰击到长条形的荧光屏上并激发出荧光，可以显示电子束的运动轨迹。,实验现象：,在没有外磁场时，电子束沿直线运动，将蹄形磁铁靠近阴极射线管，发现电子束运动轨迹发生了弯曲。,结论：磁场对运动电荷有作用。,一、磁场对运动电荷的作用力,实验：阴极射线在磁场中的偏转电子射线管的原理：从阴极发射出来,4,了解洛伦兹,洛伦兹是荷兰物理学家、数学家。1853年7月18日生于阿纳姆。1870年入莱顿大学学习数学、物理学，1875年获博士学位。25岁起任莱顿大学理论物理学教授，达35年。洛伦兹是经典,电子论,的创立者。他以电子概念为基础来解释物质的电性质，并从电子论推导出运动电荷在磁场中要受到力的作用，即,洛伦兹力,。,洛伦兹把物体的发光解释为原子内部,电子的振动产生，并预言光源放在磁场中时，原子内电子的振动将发生改变，从而导致光谱线的增宽或分裂 。1896年10月，洛伦兹的学生塞曼发现，在强磁场中钠光谱的D线有明显的增宽，即产生,塞曼效应,，证实了洛伦兹的预言。在1902年塞曼和洛伦兹共同获得诺贝尔物理学奖。洛伦兹于1928年2月4日在哈勒姆逝世。在举行葬礼那天，荷兰全国的电讯、电话中止3分钟，以示哀悼。,了解洛伦兹 洛伦兹是荷兰物理学家、数学家。1853年7,5,1、,定义,：,运动电荷,在磁场中受到的作用力，叫洛伦兹力。,2、洛伦兹力的,方向,：,v,F,洛,v,F,洛,一、磁场对运动电荷的作用力,1、定义：运动电荷在磁场中受到的作用力，叫洛伦兹力。2、洛伦,6,二,、洛伦兹力的方向,左手定则：,伸开左手，使拇指与四指垂直，并且都与掌心在同一平面内；让磁感线从掌心进入，并是四指指向正电荷运动方向，这时拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受的,洛伦兹力的方向,。,q,v,+q,v,+q,v,+q,v,结论：当电荷的运动方向和磁场方向同时反向时，,洛伦兹力方向不变,。,二、洛伦兹力的方向左手定则：伸开左手，使拇指与四指垂直，并且,7,1、通电导线在磁场中所受的,安培力,就是,洛伦兹力,的,宏观,表现。,磁场对通电导线能产生安培力的作用，当磁场方向与电流方向垂直时，安培力的大小为,F=BIL,，而电流就是电荷的定向移动形成的，那么，磁场对运动电荷所产生的洛伦兹力与安培力有什么关系？洛伦兹力的大小又与什么因素有关？,思考与讨论,2、研究表明，,洛伦兹力,的大小与电荷的运动方向及磁场的方向有关。,1、通电导线在磁场中所受的安培力就是洛伦兹力的宏观表现。磁场,8,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，则,导线中的电流强度,I=nqS,v,导线受安培力为,F=BIL=BnqS,v,L,I,B,F,v,导线中的电荷的总个数为,N=nSL,每个电荷受力为,三,、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,9,f = q,v,B,(,v,B,）,f =,0,(,v,B,）,当,v,与,B,成一角度,时,F = q,v,Bsin,+,q,v,+,q,v,三,、洛伦兹力的大小,+,q,.,v,f = qvB (vB） f = 0 (vB,10,思考与讨论,（1）洛伦兹力方向与带电粒子的运动方向有什么关系？,洛伦兹力方向与带电粒子运动方向,垂直,（2）洛伦兹力对带电粒子运动的速度有什么影响？,只,改变,粒子速度的,方向，不改变,粒子速度的,大小,（3）洛伦兹力对带电粒子做的功是多少？,由于洛伦兹力方向始终与带电粒子运动方向垂直，所以,洛伦兹力对运动电荷不做功,思考与讨论（1）洛伦兹力方向与带电粒子的运动方向有什么关系？,11,电视显像管应用了,电子束在磁场中的偏转,原理。电子束射向荧光屏就能发光，一束电子束只能使荧光屏上的一个点发光，而通过偏转线圈中磁场的偏转就可以使整个荧光屏发光。,四、电视显像管的工作原理,电视显像管应用了电子束在磁场中的偏转原理。电子束射向荧光屏就,12,四、电视显像管的工作原理,1、要是电子打在,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，,然后垂直纸面向里并逐渐增大。,思考：,四、电视显像管的工作原理1、要是电子打在A点，偏转磁场应该沿,13,在电视显像管的偏转区中存在水平方向和竖直方向强弱和方向都在不断变化的偏转磁场，于是，电子枪发出的电子束在荧光屏上的发光点不断移动，对图像进行扫描，扫描的路线如图所示，从,a,开始，逐行进行，直到,b,，且每秒要进行50场扫描，结果，我们就感觉到荧光屏上整个都发光了。,扫描,四、电视显像管的工作原理,a,b,在电视显像管的偏转区中存在水平方向和竖直方向强弱和方向,14,小 结,1、洛伦兹力：磁场对运动电荷有作用力,安培力,是洛伦兹力的宏观表现,2、洛伦兹力的方向：,左手定则,F,v,F,B,3、洛伦兹力大小：,F,洛,=,q,v,Bsin,v,B,F,洛,=,q,v,B,v,B,F,洛,= 0,4、特点：,洛伦兹力只改变力的方向，不改变 力的大小，洛伦兹力对运动电荷不做功,小 结1、洛伦兹力：磁场对运动电荷有作用力,15,学以致用,1、电子的速率,v,=310,6,m/s，垂直射入,B,=0.10 T的匀强磁场中，它受到的洛伦兹力是多大？,4.810,-14,N,2、,电子以初速度V垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，则 ( ),A. 磁场对电子的作用力始终不变.,B. 磁场对电子的作用力始终不做功,C. 电子的速度始终不变.,D. 电子的动能始终不变,BD,学以致用1、电子的速率v=3106 m/s，垂直射入B=0,16,学以致用,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,学以致用3、当一带正电q 的粒子以速度v 沿螺线管中轴线进入,17,