第4节磁场对运动电荷的作用.ppt

四、磁场对运动电荷的作用磁场对通电导线有力的作用，电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流是由电荷的定向移动形成的由此我们会想到：磁场对通电导由此我们会想到：磁场对通电导线的安培力可能是作用在大量运线的安培力可能是作用在大量运动电荷上的力的宏观表现，也就动电荷上的力的宏观表现，也就是说磁场对运动电荷可能有力的是说磁场对运动电荷可能有力的作用作用. . 一、磁场对运动电荷存在作用力一、磁场对运动电荷存在作用力探索：安培力探索：安培力电荷运动时受磁场电荷运动时受磁场力力验证验证实验表明：实验表明：阴极射线管（电子射线管）中的电阴极射线管（电子射线管）中的电子束在磁场中发生偏转，磁场对运子束在磁场中发生偏转，磁场对运动电荷确实存在作用力动电荷确实存在作用力洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力叫做洛伦兹力力叫做洛伦兹力 通电导线在磁场中所受的安培力是通电导线在磁场中所受的安培力是洛伦兹力的宏观表现洛伦兹力的宏观表现 二、洛伦兹力的方向二、洛伦兹力的方向 1 1推理：左手定则判断安培力方推理：左手定则判断安培力方向，大量定向移动电荷所受洛伦向，大量定向移动电荷所受洛伦兹力宏观表现为安培力，因此，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可以用左手定则判定洛伦兹力的方向方向2 2洛伦兹力的方向由左手定则判定洛伦兹力的方向由左手定则判定伸开左手，使大拇指跟其余四个手指伸开左手，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，垂直且处于同一平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流方让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流方向，那么大拇指所指的方向就是运动电荷向，那么大拇指所指的方向就是运动电荷所受的洛伦兹力方向所受的洛伦兹力方向（1 1）对于正电荷四指指向电流方向即指向）对于正电荷四指指向电流方向即指向电荷的运动方向电荷的运动方向（2 2）对于负电荷四指指向电流方向即指向）对于负电荷四指指向电流方向即指向电荷运动的反方向电荷运动的反方向试判断下列各图带电粒子所受洛仑兹力试判断下列各图带电粒子所受洛仑兹力的方向、或带电粒子的电性、或粒子运的方向、或带电粒子的电性、或粒子运动方向动方向 2、如下图所示，粒子所带电量都为q，都以相同的速率射入磁感强度为B的匀强磁场中，则 三、洛伦兹力的大小三、洛伦兹力的大小 1 1推导推导设有一段长度为设有一段长度为L，横截面积为横截面积为S的导线，导线单位体积内含有的自由的导线，导线单位体积内含有的自由电荷数为电荷数为n，每个自由电荷的电荷量每个自由电荷的电荷量为为q q，定向移动速率为这段通电导定向移动速率为这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为线垂直磁场方向放入磁感应强度为B B的磁场中所受的安培力的磁场中所受的安培力LBnqvSBILF)(安安培力可以看做是作用在每个运动安培力可以看做是作用在每个运动电荷上的洛伦兹力的合力，这段导电荷上的洛伦兹力的合力，这段导线中含有的运动电荷数为线中含有的运动电荷数为nLS所以洛伦兹力所以洛伦兹力 qvBnLSFF/安qvBF 即：即：适用条件：速度方向与磁场方向垂直适用条件：速度方向与磁场方向垂直 四、洛伦兹力的特点四、洛伦兹力的特点 1 1洛伦兹力的方向既垂直于磁场，洛伦兹力的方向既垂直于磁场，又垂直于速度，即垂直于又垂直于速度，即垂直于v和和B所所组成的平面组成的平面2 2洛伦兹力对电荷不做功，只改洛伦兹力对电荷不做功，只改变速度的方向，不改变速度的大变速度的方向，不改变速度的大小小例题：例题：带电量为带电量为q的粒子，在匀强磁场中运的粒子，在匀强磁场中运动，下面说法正确的是：动，下面说法正确的是：A A只要速度大小相同，所受的洛伦兹只要速度大小相同，所受的洛伦兹力就相同力就相同B B如果把如果把q改为改为q，且速度反向大小且速度反向大小不变，则所受的洛伦兹力大小、方向均不不变，则所受的洛伦兹力大小、方向均不变变CC只要带电粒子在磁场中运动，就一只要带电粒子在磁场中运动，就一定受洛伦兹力作用定受洛伦兹力作用D D带电粒子受洛伦兹力小，则该磁场带电粒子受洛伦兹力小，则该磁场的磁感应强度小的磁感应强度小解析：解析：带电粒子在磁场中所受的洛伦兹带电粒子在磁场中所受的洛伦兹力，不但与速度大小有关，还与速力，不但与速度大小有关，还与速度的方向有关，当度的方向有关，当v与与B平行时，不平行时，不管管v v、B、q多大，洛伦兹力总为多大，洛伦兹力总为零将零将q改为改为q，且速度等值反且速度等值反向，这时形成的电流方向仍跟原来向，这时形成的电流方向仍跟原来相同，由左手定则和相同，由左手定则和F=qvB可知，洛可知，洛伦兹力不变所以，正确选项为伦兹力不变所以，正确选项为B B四、电视显像管的工作原理四、电视显像管的工作原理 1 1、要是电子打在、要是电子打在A A点，偏转磁场点，偏转磁场应该沿什么方向？应该沿什么方向？垂直纸面向外垂直纸面向外2 2、要是电子打在、要是电子打在B B点，偏转磁场点，偏转磁场应该沿什么方向？应该沿什么方向？垂直纸面向里垂直纸面向里3 3、要是电子打从、要是电子打从A A点向点向B B点逐渐移动，偏转磁场应点逐渐移动，偏转磁场应该怎样变化？该怎样变化？先垂直纸面向外并逐渐减小，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。然后垂直纸面向里并逐渐增大。小结小结：运动电荷在磁场中所受的磁场力叫洛运动电荷在磁场中所受的磁场力叫洛伦兹力伦兹力运动电荷速度方向与磁场方向垂直时，运动电荷速度方向与磁场方向垂直时，洛伦兹力大小为洛伦兹力大小为F=qvB洛伦兹力的方向可由左手定则来判洛伦兹力的方向可由左手定则来判定定