《磁场对运动电荷的作用力》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,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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,*,3.5,磁场对运动电荷的作用力,答：,电荷的定向移动形成电流,.,物理学中规定,正电荷,定向移动的方向为电流方向,.,电流的微观表达式为,问题思考,1、电流是怎样形成的,?,电流的方向是怎样规定的,?,电流的微观表达式（决定式）是什么,?,答：磁场对电流的作用力称为安培力,.,安培力的方向用左手定则来判断,.,其大小为,F=BIL(BL),2、什么叫做安培力,?,怎样判断安培力的方向,?,安培力的大小为多少,?,猜想,:,既然磁场对电流有力的作用，而电流又是由电荷定向移动形成的，那么很有可能是,磁场,对,定向移动的电荷,有力的作用,。,实验：用阴极射线管研究磁场对运动电荷的作用。,实验验证,在真空玻璃管内安装一个阴极、一个阳极,.,阴极接高电压的负极、阳极接正极,.,阴极能够发射电子,电子束在两极之间的电场力的作用下从阴极飞向阳极,.,这个管子叫做,阴极射线管,.,为了显示电子束运动的情况,管内装有长条形的荧光屏,屏上的物质受到电子的撞击时能够发光,显示出电子束的运动轨迹。,实验现象,当电子射线管的周围不存在磁场时，电子的,运动轨迹,是,直线,。,当电子射线管的周围存在磁场时，电子的,运动轨迹,是,曲线,。,实验结论,运动电荷确实受到了磁场的作用力，这个力通常叫做,洛伦兹力,。,洛伦兹,，荷兰物理学家、数学家，,1853,年,7,月,18,日生于阿纳姆，并在该地上小学和中学，成绩优异，少年时就对物理学感兴趣，同时还广泛地阅读历史和小说，并且熟练地掌握多门外语。,1870,年洛伦兹考入莱顿大学，学习数学、物理和天文。,1875,年获博士学位。,1895,年，洛伦兹首先提出了运动电荷产生磁场和磁场对运动电荷有作用力的观点，为纪念他，人们称这种力为洛伦兹力。,洛伦兹认为一切物质分子都含有电子，阴极射线的粒子就是电子。把以太与物质的相互作用归结为以太与电子的相互作用。这一理论成功地解释了塞曼效应，与塞曼一起获,1902,年诺贝尔物理学奖。,洛伦兹于,1928,年,2,月,4,日在荷兰的哈勃姆去世，终年,75,岁。为了悼念这位荷兰近代文化的巨人，举行葬礼的那天，荷兰全国的电信、电话中止三分钟。世界各地科学界的著名人物参加了葬礼。,爱因斯坦,在洛伦兹墓前致词说：洛伦兹的成就“对我产生了最伟大的影响”，他是“我们时代最伟大、最高尚的人”。,洛伦兹（,18531928,）,一,.,洛伦兹力,1.,概念：,磁场,对,运动电荷,的,作用力,叫做,洛伦兹力,。,2.,F,洛,与,F,安,的关系：,F,安,NF,洛,（,N,为受到的洛伦兹力的运动电荷的总个数）,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,。,用,左手定则,来判定,伸开左手，使大姆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，让磁感线垂直穿入手心，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仑兹力的方向,二、洛伦兹力的方向,v,F,思考,:,如果运动的是,负电荷,而不是,正电荷，,该怎样判定它所受到的,洛伦兹力,的方向呢？,v,F,如果运动的是,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。,判定方法：,v,F,v,F,B,v,B,B,垂直于纸面向外,垂直于纸面向外,B,v,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,垂直,于,v,和,B,组成的平面,B,F,洛,v,甲,乙,丙,丁,训练加固：,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,心得体会,既然安培力为洛伦兹力的宏观表现，那么我们用导体所受的安培力来除以这段导体所含有的自由电荷数，不就可以求出每个自由电荷所受的洛伦兹力了吗？,想一想,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,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,三、洛伦兹力大小,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,(v,垂直,B,）,问题,:,若带电粒子不垂直射入磁场,电子受到的洛伦兹力又如何呢,?,B,B,F,洛,v,B,B,为B和v,之间的夹角,V,B,B,三、洛伦兹力大小,(vB,）,(vB,）,特例,:,当运动电荷的速度,v,方向与磁感应强度,B,方向的夹角为,，电荷所受的洛伦兹力大小为,上式中各量的单位：,F,洛,为,N,，,q,为,C,，,v,为,m/s,，,B,为,T,三、洛伦兹力大小,F,洛,=qvB,=1.6010,-19,310,6,0.10N,=4.810,-14,N,电子的速率,v,=310,6,m/s,垂直射入,B,=0.10T,的匀强磁场中，它受到的洛伦兹力是多大？,课 堂 练 习,解：因为,v,垂直,B,，所以所受洛伦兹力大小,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,B,课 堂 练 习,电荷量为,q,的粒子在匀强磁场中运动，下列说法正确的是,(),A,只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同,B,如果把,q,改为,-q,，且速度反向，大小不变，则洛伦兹力的大小方向不变,C,洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直，磁场方向一定与电荷运动方向垂直,D,粒子的速度一定变化,B,课 堂 练 习,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地面,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,V,课 堂 练 习,思考与讨论：,1.,带电粒子在磁场中运动时，洛伦兹力对带电粒子是否做功？,2.,带电粒子在磁场中运动时受洛伦兹力,.,而带电粒子在电场中受电场力,.,那么洛伦兹力与电场力有何区别？,洛伦兹力的特点：,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,2.,洛伦兹力只改变速度的方向,不改变速度的大小,3.,洛伦兹力对电荷不做功,洛伦兹力和电场力的区别：,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作用。,2.,大小：,F,电,Eq,F,洛,=Bqvsin,。,3.,电荷所受电场力方向总是平行于电场线的切线方向；而电荷所受磁场力的方向总是既垂直于磁场方向，又垂直于运动方向。,4.,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做功。,主要构造,:,电子枪（阴极）、偏转线圈、,荧光屏等,电视显像管的工作原理,1.,若要使电子束在水平方向偏离中心,打在荧光屏上的,A,点,偏转磁场应该沿什么方向,?,2.,若要使电子束打在点,磁场应该沿什么方向,?,3.,若要使电子束打在荧光屏上的位置由,B,逐渐向,A,点移动,偏转磁场应该怎样变化,?,【,思考与讨论,】,洛伦兹力的运用,原理：,应用电子束磁偏转的道理,电视显像管的工作原理,带电粒子在匀强磁场中的运动,当V平行B时，F=0，,带电粒子以速度v作,运动。,当v与B垂直时，因为洛伦兹力的方向始终与运动方向,，只改变速度的,，不改变速度的,，只有,才具有这种特点，所以带电粒子垂直进入匀强磁场后做,匀速直线,垂直,方向,大小,匀速圆周运动,匀速圆周运动,带电粒子带匀强磁场中的运动分析,带电粒子,垂直,进入匀强磁场后做,。,匀速圆周运动,