运动电荷在磁场中的受到的力课件.ppt
磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用复习引入新课复习引入新课磁场对电流有力的作用磁场对电流有力的作用B/B/IB如图：匀强磁场中，通电导线受到的如图：匀强磁场中，通电导线受到的磁场力大小为：磁场力大小为：电流由电荷的定向移动形成电流由电荷的定向移动形成我们已经知道磁场对电流有力的作用，我们已经知道磁场对电流有力的作用，那么磁场对电荷有力的作用吗？那么磁场对电荷有力的作用吗？阴极阴极阳极阳极狭缝狭缝荧光屏荧光屏电子束电子束洛伦兹力洛伦兹力NSSN实验结果实验结果 (1).在没有外磁场时在没有外磁场时,电子沿电子沿 直线前进直线前进,表明运动的电荷没有表明运动的电荷没有受到力的作用受到力的作用.(2).当有外磁场时当有外磁场时,电子束运电子束运动的轨迹发生弯曲动的轨迹发生弯曲,表明表明运动电运动电荷受到磁场的作用力荷受到磁场的作用力.洛伦兹力洛伦兹力1.洛伦兹力定义：磁场对电荷的作用力。洛伦兹力定义：磁场对电荷的作用力。2.验证：验证：3.与安培力的关系：与安培力的关系：作用在通电导体上的安培力是磁场对运动电作用在通电导体上的安培力是磁场对运动电荷作用力的宏观表现。荷作用力的宏观表现。洛伦兹力是安培力的微观本质。洛伦兹力是安培力的微观本质。洛伦兹力洛伦兹力4.洛伦兹：洛伦兹：荷兰物理学家，首先提出运动电荷产生磁场荷兰物理学家，首先提出运动电荷产生磁场和磁场对运动电荷有作用力的观点。和磁场对运动电荷有作用力的观点。1.洛伦兹力的方向由左手定则来判定：洛伦兹力的方向由左手定则来判定：洛伦兹力的方向洛伦兹力的方向 拇指所指的方拇指所指的方向就是正电荷所受向就是正电荷所受洛伦兹力的方向，洛伦兹力的方向，若运动的是负电荷，若运动的是负电荷，那么受到的洛伦兹那么受到的洛伦兹力的方向跟正电荷力的方向跟正电荷的受力相反！的受力相反！例例1 1、下列各图中带电粒子刚刚进入磁场，试判、下列各图中带电粒子刚刚进入磁场，试判断这时粒子所受格伦兹力的方向断这时粒子所受格伦兹力的方向 +V Vf fV VV V垂直纸面向外垂直纸面向外 垂直纸面向里垂直纸面向里V VV Vf ff fV Vf f+V Vf=0f=0V V例例2 2、如图：磁场方向，正电荷的运、如图：磁场方向，正电荷的运动方向，电荷所受洛伦兹力的方向两动方向，电荷所受洛伦兹力的方向两两垂直，则正确的是（两垂直，则正确的是（）+f fV VB B+V VB Bf f+B Bf fV V+B Bf fV VD D2.注意：注意：洛伦兹力的方向垂直于洛伦兹力的方向垂直于v和和B二者所决定的二者所决定的平面。平面。洛伦兹力的方向洛伦兹力的方向3.特点：特点：洛伦兹力总是跟运动的电荷的速度洛伦兹力总是跟运动的电荷的速度方向垂直，所以洛伦兹力只能改变运动电荷的速方向垂直，所以洛伦兹力只能改变运动电荷的速度方向，而不改变速度的大小。度方向，而不改变速度的大小。洛伦兹力对带电粒子始终不做功！洛伦兹力对带电粒子始终不做功！洛伦兹力对带电粒子始终不做功！洛伦兹力对带电粒子始终不做功！1.公式推导：公式推导：洛伦兹力的大小洛伦兹力的大小F=qvB通电导体的长度：通电导体的长度：L 每个电荷的带电量：每个电荷的带电量：q横截面积：横截面积：S 单位体积的电荷数：单位体积的电荷数：n 定向移动的速率：定向移动的速率：v2.定义：定义：当电荷在垂直于磁场的方向上运当电荷在垂直于磁场的方向上运动时，磁场对运动电荷的洛伦兹力动时，磁场对运动电荷的洛伦兹力F等于等于电荷量电荷量q、速率速率v、磁感应强度磁感应强度B三者的三者的乘积。乘积。F=qvB洛伦兹力的大小洛伦兹力的大小3.提醒提醒：F=qvB只适用于只适用于v B的情况的情况 若若v与与B间的夹角为间的夹角为，则则F=qvBsin 洛伦兹力的大小洛伦兹力的大小例例3 3、电子的速率、电子的速率V=310V=3106 6m/sm/s垂直射入垂直射入B=0.1TB=0.1T的匀强磁场中，它所受的洛伦兹力的匀强磁场中，它所受的洛伦兹力为多大（为多大（e=1.610e=1.610-19-19 C C）解：解：f=Bqv =0.11.6 10-19 3 106 =4.8 10-14N例例4 4、粒子带两个元电荷的正电，当它以速率、粒子带两个元电荷的正电，当它以速率V=10m/sV=10m/s垂直磁感线方向在垂直磁感线方向在B=0.20TB=0.20T的匀强磁的匀强磁场中运动时，受到的洛伦兹力是多少？场中运动时，受到的洛伦兹力是多少？解：解：q=1.6 10-19 2C =3.2 10-19 10N f=Bqv=0.203.2 10-19 10N =6.4 10-19N例例5 5、光滑斜面，倾角为、光滑斜面，倾角为，匀强磁场的磁感，匀强磁场的磁感应强度为应强度为B，一质量为一质量为M，带电量带电量Q的小球在的小球在斜面上自静止释放，求斜面上自静止释放，求A A球在斜面上运动的时球在斜面上运动的时间和最大速度（设斜面足够长）间和最大速度（设斜面足够长）洛伦兹力的作用洛伦兹力的作用其作用其作用是改变粒子是改变粒子速度的方向，而不速度的方向，而不改变其速度的大小改变其速度的大小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时刻都有大量的高能粒 子流放出，称为宇宙射子流放出，称为宇宙射 线。这些高能粒子流，线。这些高能粒子流，如果都到达地球，将对如果都到达地球，将对 地球上的生物带来危害。庆幸的是，地球周围地球上的生物带来危害。庆幸的是，地球周围存在地磁场，改变了宇宙射线中带电粒子的运存在地磁场，改变了宇宙射线中带电粒子的运动方向，对宇宙射线起了一定的阻挡作用。动方向，对宇宙射线起了一定的阻挡作用。洛伦兹力的作用洛伦兹力的作用区区分分库仑力库仑力:静止间电荷间的相互作用力静止间电荷间的相互作用力安培力安培力:磁场对通电导线的作用力磁场对通电导线的作用力洛伦兹力洛伦兹力:磁场对运动电荷的作用力磁场对运动电荷的作用力比较比较电场和磁场电场和磁场对电荷的作用力对电荷的作用力1.电荷在电场中一定要受到电场力的作用电荷在电场中一定要受到电场力的作用.电荷在磁场中不一定要受到洛伦兹力力的作用电荷在磁场中不一定要受到洛伦兹力力的作用.2.电场力的大小电场力的大小F=qE洛伦兹力的大小洛伦兹力的大小F=qvB3.电场力方向与电场方向平行电场力方向与电场方向平行4.洛伦兹力方向与磁场方向垂直洛伦兹力方向与磁场方向垂直电场力对运动的电荷不一定做功电场力对运动的电荷不一定做功.洛伦兹力对运动的电荷一定不做功洛伦兹力对运动的电荷一定不做功1.1.电子以初速度电子以初速度V V垂直进入垂直进入磁感应强度磁感应强度为为B B的的匀强磁场中匀强磁场中,则则()()A.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.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.C.电子的动量始终不变电子的动量始终不变.D.D.电子的动能始终不变电子的动能始终不变2.2.一束粒子中有带正电的一束粒子中有带正电的,有带负电的有带负电的,还还有不带电的有不带电的.要把它们分开要把它们分开,有有哪些办法哪些办法?方法方法1.1.加匀强磁场加匀强磁场方法方法2.2.加匀强电场加匀强电场B、D课堂练习课堂练习3如图所示，一个带正电如图所示，一个带正电q的小带电体处的小带电体处于垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应于垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为强度为B，若小带电体的质量为若小带电体的质量为m，为为了使它对水平绝缘面正好无压力，应该：了使它对水平绝缘面正好无压力，应该：A使使B的数值增大的数值增大B使磁场以速率使磁场以速率v=mg/qB 向上移动向上移动C使磁场以速率使磁场以速率v=mg/qB 向右移动向右移动D使磁场以速率使磁场以速率v=mg/qB 向左移动向左移动4 4两个相同的单摆摆长两个相同的单摆摆长L，摆球质量为摆球质量为m，带有电荷带有电荷q，在垂直于纸面向里的磁感在垂直于纸面向里的磁感应强度为应强度为B的匀强磁场中从相同高度摆下，的匀强磁场中从相同高度摆下，当其向左、向右通过最低点时，动能是否当其向左、向右通过最低点时，动能是否相同，洛伦兹力是否相同，向心力是否相相同，洛伦兹力是否相同，向心力是否相同，线上拉力大小是否相同？同，线上拉力大小是否相同？5如图所示，质量为如图所示，质量为m m的带正电的带正电的小球能沿着竖直墙竖直滑下，的小球能沿着竖直墙竖直滑下，磁感应强度为磁感应强度为B B的匀强磁场，的匀强磁场，方向水平并与小球运动方向垂方向水平并与小球运动方向垂直，若小球带正电量直，若小球带正电量q q，球与球与墙面的动摩擦因数为墙面的动摩擦因数为，则小则小球下落的最大速度为多大？球下落的最大速度为多大？小结小结1 1、定义：、定义：磁场对运动电荷的作用力，叫做洛伦兹力。磁场对运动电荷的作用力，叫做洛伦兹力。2 2、方向：、方向：由左手定则判断由左手定则判断3 3、洛伦兹力的大小、洛伦兹力的大小：（1 1）洛仑兹力）洛仑兹力F一定和一定和B、V决定的平面垂直。决定的平面垂直。（2 2）洛仑兹力只改变速度的方向而不改变其大小）洛仑兹力只改变速度的方向而不改变其大小。（3 3）洛伦兹力永远不做功。）洛伦兹力永远不做功。（1 1）当）当v v平行于平行于B B时：时：（2 2）当）当v v垂直于垂直于B B时：时：F=qvBF=04.4.洛伦兹力的作用洛伦兹力的作用
