运动电荷在磁场中受到的力

第五节,运动电荷在磁场中受到的力,复习,前面我们学习了磁场对电流的作用力，下面思考两个问题：,1.判定安培力的方向,2.,计算安培力的大小,若已知,B=4.0,10,-2,T,，导线长,L=10 cm,，,I=1 A.,求：导线所受的安培力大小？,解：,当导线,垂直磁场时安培力最大,F,max,=BIL=4,10,-2,T,1 A,0.1 m,=4,10,-3,N,当导线平行磁场时安培力最小,F,min,=0,故安培力大小为,0F,410,-3,N,3,.,什么是电流？,电荷的定向移动形成电流,.,思考,磁场对,通电导线,有力的作用，电流是由,电荷的定向移动形成的，这个力可能是作用,在运动电荷上的，而安培力是作用在运动电,荷上的力的宏观表现.,磁场对电荷有力的作用吗？,山海经记载,：极,北有个神仙，形貌如一条蛇，在夜空中闪闪发光，它的名字叫触龙。,太阳喷射出的带电粒子,（称太阳风）受地球磁场的作用而进入地球的两极地区，轰击高层大气气体使其电离的彩色发光现象称为极光,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，撞击玻璃管里的稀薄气体分子，发生电离,看到了辉光,从而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,力的,作用。,+,磁场对运动电荷的力的方向是怎样的呢？,F,F,甲,乙,v,v,运动电荷在磁场中受到的作用力叫做,洛伦兹力,安培力是洛伦兹力的,宏观表现。,左手定则：,伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直且处于同一平面内，把手放入磁场中，让磁感线从掌心进入，四指,指向,正电荷运动的方向,，那么大拇指所指的方向,就是,正电荷,所,受的,洛伦兹力方向,对于,负电荷，,四,指,指向负电荷运动的反方向,洛伦兹力方向判定方法：,1,、判断下列粒子在磁场中所受洛伦兹力的方向,训练,+,v,60,+,v,v,v,45,-,1,2,3,4,B,B,B,B,-,I,B,F,v,v,v,v,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,）通电导线中的电流,（,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,洛伦兹力大小,导线中的电流强度,I =,导线中的电荷的总个数为,N=,每个电荷受力为,nqSv,nSL,导线受安培力为,F,安,=,BIL=,BnqSvL,洛伦兹力大小,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？,F,洛,=,qvB,=1.6010,-19,310,6,0.10,=4.810,-14,N,解：由题意知,v,垂直,B,由洛伦兹力公式得,：,1、洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力,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,洛伦兹力始终与带电粒子速度方向垂直,3、洛伦兹力大小：F,洛,=qVBsin,VB F,洛,=qVB,VB F,洛,=0,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,F v,F B,地磁场改变宇宙射线中带电粒子的运动方向,保护作用,地磁场,宇宙射线,解释,“,极光,”,现象,课堂训练,1,、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,2,、,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,3,、,如图表示磁场,B的方向、电荷运动v的方向和磁场对运动电荷作用力f方向的相互关系，其中B、v、f的方向两两相垂直，正确的图是(),ABD,4,、,质量,m=0.1,10,-3,kg的小物块，带有电量为 q=5,10,-4,C的正电荷，放在斜面上，斜面的倾角=30,，物块与斜面间的动摩擦因数=0.4。设整个斜面放在匀强磁场中，B=0.5T，方向如图，若斜面足够长，问：,（1）物块下滑时，能达到的最大速率为多少？,（2）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,？,应用：,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，,然后垂直纸面向里并,逐渐增大,典例,1,、试判断如图所示的各图中带电粒子所受洛伦兹力的方向或带电粒子的电性,强化训练,1,、汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子。如图所示，把电子射线管（阴极射线管）放在蹄形磁铁的两极之间，可以观察到电子束偏转的方向是（）,A,向上,B,向下,C,向左,D,向右,B,典例,2,、磁强计的原理如图所示，电路中有一段金属导体，它的横截面为边长等于,a,的正方形，放在沿,x,正方向的匀强磁场中，导体中通有沿,y,方向、电流强度为,I,的电流，已知金属导体单位体积中的自由电子数为,n,，电子电量为,e,，金属导体导电过程中，自由电子所做的定向移动可以认为是匀速运动，测出导体上下两侧面间的电势差为,U,。求：（,1,）导体上、下侧面那个电势较高？（,2,）磁场的磁感应强度是多大？,上侧面,强化训练,2,、如图所示是粒子速度选择器的原理图，,ab,为两极板的平分线，板间分布有磁场,B,，方向垂直纸面向里，如果粒子所具有的速率 那么（）,A,带正电粒子必须沿,ab,方向从左侧进入场区，才能沿直线通过,B,带负电粒子必须沿,ba,方向从右侧进入场区，才能沿直线通过,C,不论粒子电性如何，沿,ab,方向从左侧进入场区，都能沿直线通过,D,不论粒子电性如何，沿,ba,方向从右侧进入场区，都能沿直线通过,AC,