第2节磁场对运动电荷的作用.pptx
6.2 磁场对运动电荷的作用汫洲中学汫洲中学 沈奕笋沈奕笋知识回顾：知识回顾：磁场对电流的作用磁场对电流的作用安培力安培力判断下列图中安培力的方向，及大小。判断下列图中安培力的方向，及大小。电流是怎样产生的呢？电流是怎样产生的呢？电荷的定向移动产生电流电荷的定向移动产生电流 磁场对放入其中的磁场对放入其中的电流电流有力的作用，而电有力的作用，而电流是因为电荷的定向作用移动形成的，那流是因为电荷的定向作用移动形成的，那么是不是磁场对么是不是磁场对运动电荷运动电荷也有力的作用？也有力的作用？1.实验探究：磁场对运动电荷是否有力的作用（1）探究过程无外加磁场时，阴极射线管中电子束的运动轨迹为直线外加蹄形磁铁时，阴极射线管中电子束运动轨迹发生弯曲交换磁铁N、S极，电子束的偏转方向与之前相反换用两个蹄形磁铁时，电子束的偏转角度增大（2）探究结论磁场对运动电荷会产生力的作用磁场对运动电荷的作用力方向与磁场方向有关磁场对运动电荷的作用力大小与磁感应强度有关 运动电荷在磁运动电荷在磁场中受到的作场中受到的作用力叫做用力叫做洛伦洛伦兹力。兹力。洛伦兹（洛伦兹（1853185319281928）洛伦兹是荷兰物理洛伦兹是荷兰物理学家、数学家，学家、数学家，18531853年年7 7月月1818日生于阿纳姆。洛日生于阿纳姆。洛伦兹创立了经典电子论，伦兹创立了经典电子论，提出了洛伦兹变换公式，提出了洛伦兹变换公式，19021902年与其学生塞曼共年与其学生塞曼共同获得诺贝尔物理学奖。同获得诺贝尔物理学奖。为纪念洛伦兹的卓著功为纪念洛伦兹的卓著功勋，荷兰政府决定从勋，荷兰政府决定从19451945年起，把他的生日年起，把他的生日定为定为“洛伦兹节洛伦兹节”。洛伦兹力：洛伦兹力：运动电荷运动电荷在在磁场磁场中受到的作用力。中受到的作用力。安培力是洛伦兹力的安培力是洛伦兹力的宏观表现宏观表现:大量运动电荷受力大量运动电荷受力洛伦兹力是安培力的洛伦兹力是安培力的微观本质微观本质:一个运动电荷受力一个运动电荷受力一、洛伦兹力的方向一、洛伦兹力的方向左手定则左手定则 伸开左手，使拇指与其余四个手指伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向让磁感线从掌心进入，并使四指指向正正电荷运动电荷运动的方向，这时拇指所指的方向的方向，这时拇指所指的方向就是运动的就是运动的正电荷正电荷在磁场中所受在磁场中所受洛伦兹洛伦兹力力的方向。的方向。若为负电荷，应如何判断？若为负电荷，应如何判断？四指指向四指指向负电荷运动的反方向负电荷运动的反方向。V Vv1v2V VB B+洛伦兹力洛伦兹力F与与v、B三者间的方向关系三者间的方向关系B BF F+F FV VB BF Fq q竖直向上竖直向上竖直向上竖直向上垂直纸面向里垂直纸面向里 垂直纸面向外垂直纸面向外1、判断下列粒子进入磁场时所受的洛伦兹力的方向判断下列粒子进入磁场时所受的洛伦兹力的方向 反思反思:判断洛伦兹力方向时，要分清研究的是判断洛伦兹力方向时，要分清研究的是正电荷还是负电荷，要是负电荷，四指要指向正电荷还是负电荷，要是负电荷，四指要指向负电荷运动的反方向负电荷运动的反方向,并且左右手也得分清。并且左右手也得分清。二、洛伦兹力的大小：二、洛伦兹力的大小：设有一段长为设有一段长为L，横截面积为，横截面积为S的直导线，单位体积的直导线，单位体积内的自由电荷数为内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为，每个自由电荷的电荷量为q，自，自由电荷定向移动的速率为由电荷定向移动的速率为v。这段通电导线垂直磁场。这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中，求的匀强磁场中，求电流强度电流强度I？通电导线所受的安培力？通电导线所受的安培力？这段导线内的自由电荷数？这段导线内的自由电荷数？每个电荷所受的洛伦兹力？每个电荷所受的洛伦兹力？安培力为安培力为F F安安=B=BI IL L电流的微观表达式为电流的微观表达式为每个电子受的磁场力为每个电子受的磁场力为F F洛洛 =F=F安安/N/N I I=nqs=nqsv通过导体的电子数：通过导体的电子数：N=nsL二、洛伦兹力的大小：二、洛伦兹力的大小：(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)I=nqsvF F安安ILBILB（nqsnqsv）LBLB总电荷数总电荷数：nsLnsLF F洛洛vB BV 问题若此电子不垂直射入磁场，问题若此电子不垂直射入磁场，电子受到的洛伦兹力又如何呢电子受到的洛伦兹力又如何呢？洛伦兹力：洛伦兹力：F=qvB (v垂直垂直B B）B1B2洛仑兹力的大小洛仑兹力的大小洛仑兹力的大小洛仑兹力的大小（1 1 1 1）当速度方向与磁感应强度方向垂直（）当速度方向与磁感应强度方向垂直（）当速度方向与磁感应强度方向垂直（）当速度方向与磁感应强度方向垂直（v v B B）F F洛洛=q=qvB B（2 2 2 2）当速度方向与磁感应强度方向平行（当速度方向与磁感应强度方向平行（当速度方向与磁感应强度方向平行（当速度方向与磁感应强度方向平行（v v B B）F洛洛=0（3 3 3 3）当速度方向与磁感应强度方向成当速度方向与磁感应强度方向成当速度方向与磁感应强度方向成当速度方向与磁感应强度方向成 时时时时F F洛洛=q=qvBsinBsin思考与讨论：思考与讨论：2 2、洛伦兹力对带电粒子做的功是多少？、洛伦兹力对带电粒子做的功是多少？3 3、洛伦兹力对带电粒子运动的速度有什么影响？、洛伦兹力对带电粒子运动的速度有什么影响？q?FV1 1、洛伦兹力的方向与带电粒、洛伦兹力的方向与带电粒子的运动方向有什么关系？子的运动方向有什么关系？洛伦兹力对运动电荷不做功洛伦兹力对运动电荷不做功宇宙射线宇宙射线 从太阳或其他星体上，从太阳或其他星体上，从太阳或其他星体上，从太阳或其他星体上，时刻都有大量的高能粒子流时刻都有大量的高能粒子流时刻都有大量的高能粒子流时刻都有大量的高能粒子流放出，称为放出，称为放出，称为放出，称为宇宙射线宇宙射线宇宙射线宇宙射线。这些。这些。这些。这些高能粒子流若都到达地球，高能粒子流若都到达地球，高能粒子流若都到达地球，高能粒子流若都到达地球，将对地球上的生物带来危害。将对地球上的生物带来危害。将对地球上的生物带来危害。将对地球上的生物带来危害。但由于地球周围存在磁场，但由于地球周围存在磁场，但由于地球周围存在磁场，但由于地球周围存在磁场，在洛伦兹力的作用下，改变在洛伦兹力的作用下，改变在洛伦兹力的作用下，改变在洛伦兹力的作用下，改变了宇宙射线中带电粒子的运了宇宙射线中带电粒子的运了宇宙射线中带电粒子的运了宇宙射线中带电粒子的运动方向，从而对宇宙射线起动方向，从而对宇宙射线起动方向，从而对宇宙射线起动方向，从而对宇宙射线起了一定的阻挡作用。了一定的阻挡作用。了一定的阻挡作用。了一定的阻挡作用。1 1、洛伦兹力：、洛伦兹力：2 2、洛伦兹力的方向：、洛伦兹力的方向：3 3、洛伦兹力大小：、洛伦兹力大小：4 4、特点：、特点：磁场对运动电荷的作用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（合力）安培力是洛伦兹力的宏观表现（合力）左手定则左手定则F v F BF洛洛=q v Bsinv B F洛洛=q v Bv B F洛洛=0洛伦兹力只改变速度的方向，不改变洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小，对运动电荷不做功速度的大小，对运动电荷不做功 1.1.来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的来自宇宙的质子流，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，将地球周围的空间时，将()A竖直向下沿直线竖直向下沿直线射向地面射向地面B相对于预定地面相对于预定地面向东偏转向东偏转C相对于预定点稍向西偏转相对于预定点稍向西偏转D相对于预定点稍向北偏转相对于预定点稍向北偏转BV V课课 堂堂 练练 习习思考与讨论思考与讨论如图所示，若将电荷的运动方向和磁场的方如图所示，若将电荷的运动方向和磁场的方向同时反向，则洛伦兹力的方向是不是也跟向同时反向，则洛伦兹力的方向是不是也跟着反向？着反向？结论：当电荷的运动方向和磁场方向结论：当电荷的运动方向和磁场方向同时反向时，同时反向时，洛伦兹力方向不变洛伦兹力方向不变。vF F F F洛洛洛洛v vv vB Bv vF FF F2 2、试判断带电粒子进入磁场时所受的洛伦兹力的方向、试判断带电粒子进入磁场时所受的洛伦兹力的方向 2.当一带正电当一带正电q的粒子以速度的粒子以速度v沿螺线管中沿螺线管中轴线进入该通电螺线管轴线进入该通电螺线管,若不计重力若不计重力,则则()A带电粒子带电粒子速度大小改变速度大小改变B带电粒子速度方向改变带电粒子速度方向改变C带电粒子速度大小不变带电粒子速度大小不变D带电粒子速度方向不变带电粒子速度方向不变CDB课课 堂堂 练练 习习3.电子以初速度电子以初速度V垂直进入磁感应强度为垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中的匀强磁场中,则则 ()A、磁场对电子的作用力始终不变、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、磁场对电子的作用力始终不做功.C、电子的速度始终不变、电子的速度始终不变.D、电子的动能始终不变、电子的动能始终不变.BD课课 堂堂 练练 习习3 3、试判断各图中带电粒子受洛伦兹力的方向，或、试判断各图中带电粒子受洛伦兹力的方向，或 带电粒子的电性、或带点粒子的运动方向。带电粒子的电性、或带点粒子的运动方向。vFFvv洛伦兹力方向洛伦兹力方向垂直纸面向里垂直纸面向里洛伦兹力方向洛伦兹力方向垂直纸面向外垂直纸面向外v4.一带正电的小滑块从光滑的斜面顶端滑一带正电的小滑块从光滑的斜面顶端滑至底端时的速率为至底端时的速率为V；若加一个垂直纸面；若加一个垂直纸面向外的匀强磁场，则它滑至底端时的速率向外的匀强磁场，则它滑至底端时的速率将将()A、变大、变大 B、变小、变小 C、不变、不变 D、条件不足，无法判断、条件不足，无法判断C课课 堂堂 练练 习习
