磁场对运动电荷的作用-洛伦兹力.ppt

磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用-洛伦兹力洛伦兹力四川省中江实验中学四川省中江实验中学 邱斌邱斌二、带电粒子在磁场中的运动一、洛伦兹力一、洛伦兹力 1 1、定义：运动电荷在磁场中受、定义：运动电荷在磁场中受到的磁场力，称为洛伦兹力。到的磁场力，称为洛伦兹力。磁场对运动电荷的力的作用，磁场对运动电荷的力的作用，又是磁场的另一个基本性质。又是磁场的另一个基本性质。2 2、利用与现象：传统电视机显、利用与现象：传统电视机显像管、地磁场改变宇宙射线中带像管、地磁场改变宇宙射线中带电粒子的运动方向、极光电粒子的运动方向、极光 3、洛伦兹力的大小（1）理论探究电流是电荷的定向移动形成的，静止通电导线在磁场中受到的安培力，在数值上等于大量定向移动电荷受到的洛伦兹力的总和。（2）推理论证L-静止导线长度S-导线横截面积n-单位体积内含有的自由电子数e-每个电子的电荷量设在时间t内，自由电子沿导线移动了距离x,则电子定向移动的速v=x/t，那么通过导线的电流就是 I=q/t=neSx/t=neSv若长度是L的通电导线与磁场方向垂直，通过的电流是I，在匀强磁场B中受到的安培力大小为 F安=ILB=neSvBL 设每个电子受到的磁场力是F洛，那么 F安=NF洛，N是这段导线所含有的自由电子总数，N=nSL,所以 NF洛=neSvBL=NevB F洛=evB (3)、结论分析 e电子所带电荷量，电荷量为q的运动电荷所受到的洛伦兹力可以表示 为 F洛=qvB 当电荷运动方向和磁感应强度方向平行时，电荷受到的洛伦兹力最 小，等于零；当电荷运动方向和磁感应强度方向垂直时，电荷受到的洛伦兹力最大，等于qvB；当电荷运动方向和磁感应强度方向有一夹角（不平行也不垂直）时，电荷受到的洛伦兹力 F洛=qvBSin4、洛伦兹力的方向-左手定则判断 电荷有正、负两种，在用左手定则判断不同的电荷受到的洛伦兹力方向时，要强调四指所指方向应是正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向二、带电粒子在磁场中的运动 1、带电粒子在匀强磁场中几种具有代表性的运动轨迹（1）、当电荷运动方向和磁感应强度方向平行时，运动轨迹是直线；（2）、当电荷运动方向和磁感应强度方向有一夹角（不平行也不垂直）时，运动轨迹是螺旋线（3）、当电荷运动方向和磁感应强度方向垂直时，运动轨迹是圆。2、当电荷运动方向和磁感应强度方向垂直时运动情况分析 一个带电粒子，在磁感应强度为B的匀强磁场中以速度v垂直磁场方向开始运动，左手定则告我们，带电粒子在匀强磁场中运动所受到的洛伦兹力，方向垂直于磁场方向和粒子运动方向决定的平面，也就是说，洛伦兹力的方向总跟粒子运动的速度方向垂直。所以洛伦兹力对运动电荷不做功，它不会改变带电粒子速度的大小，只改变粒子运动的方向。一个带正电荷q的带电粒子，在磁感应强度为B的匀强磁场中，以垂直于磁场的方向运动，粒子所受洛伦兹力大小恒为 F洛=qvB，方向总跟速度方向垂直，带电粒子在匀强磁场中必定做匀速圆周运动，圆周运动的轨道平面与磁场方向垂直，其向心力就来自洛伦兹力。3、带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的轨道半径R和周期T（1）、带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的轨道半径R 设圆周半径为R，根据牛顿第二定律和向心力公式有：F洛=qvB=mv2/R 带电粒子在洛伦兹力作用下做圆周运动的轨道半径R是 R=mv/qB 这一半径跟带电粒子的质量和速度大小成正比，跟匀强磁场的磁感应强度和粒子所带电荷量成反比。（2）、带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的周期T T=2R/v=2m/qB 由公式可以看出，带电粒子做圆周运动的周期与运动速度、半径无关，这是带电粒子在匀强磁场中受洛伦兹力运动的一个特点。总结扩展 本节课主要学习了以下问题：1运动电荷在磁场中受到的磁场力，称为洛伦兹力；2洛伦兹力的方向可以用左手定则判断；3当电荷运动方向和磁感应强度方向垂直时，电荷受到的洛伦兹力等于qvB；4洛伦兹力对运动电荷不做功；5当电荷运动方向和磁感应强度方向垂直时，带电粒子在匀强磁场中必定做匀速圆周运动；6带电粒子在匀强磁场中做圆周运动轨道半径R=mv/qB周期T=2m/qB。拓展延伸 当电荷运动方向和磁感应强度方向有一夹角（不平行也不垂直）时，运动轨迹是螺旋线，其轨道半径，周期和螺距怎样计算？（R=mvSin/qB,T=2m/qB,L=2mvCos/qB)发展空间 霍尔效应x