运动电荷在磁场中所受的力

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,观看极光视频,【,思考,】,从宇宙深处射来的带电粒子为什么只在地球的两极引起极光？,运动电荷在磁场中受到的力,选修,3-1,第三章 磁场,N,S,显示电场线,闭合开关,1,、安培力的定义：,磁场对通电导线的作用力,方向的判断：,左手定则,大小的计算：,F,ILBsin,回顾复习：,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？,【,猜想,】,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,2,、,电流是如何形成的？,思考与讨论：在这个实验当中观察到了什么现象？根据这个现象能得出什么结论？,演示：阴极射线在磁场中的偏转,探究一,:,磁场是否对运动电荷也有作用力呢,?,实验现象：,实验结论：,阴极射线管中的电子束在磁场中发生偏转，磁场对运动电荷确实存在作用力,实验现象,：没有加磁场时，电子束直线前进；加了磁场后，电子束的运动径迹发生弯曲。,洛伦兹力,安培力是洛伦兹力的宏观表现，,洛伦兹力是安培力的微观表现,.,一、洛伦兹力,(,Lorentz force,),1,、,定义,：,运动电荷,在磁场中受到的作用力,2.,洛伦兹力与安培力的关系,二、洛伦兹力的方向、左手定则,v,v,1,、伸开左手，使拇指和其余四个手,指垂直且处于同一平面内，让磁感线,垂直穿过手心，使,四指指向,正,电荷运,动的方向,，这时拇指所指的方向就是,正电荷所受洛伦兹力的方向。,2,、若是负电荷，则四指指向,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。,f,f,洛伦兹力的方向,伸开,左手,：,磁感线（或者有效分量）,垂直穿入手心,四指,大拇指,所受洛伦兹力的方向,指向,正电荷,的运动方向,指向,负电荷,运动的反向,洛伦兹力的方向：既跟磁场方向垂直,F,B,，又跟电方荷的运动方向垂直,F,v,，故洛伦兹力的方向总是垂直于磁感线和运动电荷所在的平面，即：,F,安,B,v,平面,v,F,v,F,左手定则,例,1.,试判断下列图中各带电粒子所受洛伦兹力的方向,.,带电粒子的电性或带电粒子的运动方向,.,v,F,F,v,v,F,粒子垂直于纸面向里运动,所受洛伦兹力垂直于纸面向外,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,I,F,v,v,v,v,（,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,洛仑兹力的特点,1,、洛伦兹力的大小：,v,B,，,F,洛,=0,；,v,B,，,F,洛,=q,v,B,2,、洛伦兹力的方向：左手定则,F,洛,B,F,洛,v,F,洛,v,B,平面,3,、洛伦兹力的效果：只改变运动电荷速度的方向，不改变运动电荷速度的大小。,重要结论：洛伦兹力永远不做功！,v,与,B,成,时,，,F,洛,=q,v,Bsin,v,v,四、电视显像管的工作原理,思考以下问题：,1,、电子束打在荧光屏上的,A,点，偏转磁场的方向？,2,、电子束打在荧光屏上的,B,点，偏转磁场的方向？,3,、使电子束打在荧光屏上的位置由,B,逐渐向,A,移动，偏转磁场应怎样变化？,电视显像管中的扫描,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。,例,2.,绕有绝缘的通电导线的铁环，电流方向如图所示，若有一电子束以,垂直于纸面向里,的速度从,O,点射入，则电子的运动轨迹？,向右偏转,向左偏转,向下偏转,向上偏转,B,B,B,B,太阳磁暴,地磁场的磁层分布图,宇宙射线,从太阳或其他星体上，时刻都有大量的高能粒子流放出，称为,宇宙射线,。这些高能粒子流若都到达地球，将对地球上的生物带来危害。但由于地球周围存在磁场，在洛伦兹力的作用下，改变了宇宙射线中带电粒子的运动方向，从而对宇宙射线起了一定的阻挡作用。,例3,.,来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子在进入地球周围的空间时，将(),A.竖直向下沿直线射向.,B.相对于预定地面向东偏转.,C.相对于预定点稍向西偏转.,D.相对于预定点稍向北偏转.,B,五、洛伦兹力的其他应用,S,N,C,四、难点探究,+,+,以正电荷为例,D,