物理 第3章 磁场 3.5 运动电荷在磁场中受到的力 新人教版选修3-1 .ppt

5 运动电荷在磁场中受到的力 美丽的极光美丽的极光美丽的极光美丽的极光美丽的极光 美丽的极光是来自哪里？怎么样形成的？知识回顾：磁场对电流的作用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。IB若导线的电流为若导线的电流为I、磁感应强度为、磁感应强度为B，导线长度，导线长度L，则所受，则所受的安培力为多少？的安培力为多少？知识回顾：磁场对处于磁场中的电流有力的作用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观察阴极射线在磁场中的偏转阴极射线-高速运动的电子流实验观察到的现象：1、电子流在磁场中发生了偏转，运动轨迹发生弯曲2、当磁场的方向发生变化时，电子流的弯曲方向也发生了改变结论：1、磁场对运动电荷有力的作用2、磁场对运动电荷力的方向与磁场的方向及电荷的运动方向有关运动电荷在磁场中所受的力洛伦兹力洛伦兹力洛伦兹力洛伦兹力洛伦兹力(Lorentz forceLorentz forceLorentz forceLorentz force)1 1 1 1、定义定义定义定义：运动电荷运动电荷运动电荷运动电荷在磁场中受到的作用力，叫洛在磁场中受到的作用力，叫洛在磁场中受到的作用力，叫洛在磁场中受到的作用力，叫洛伦兹力。伦兹力。伦兹力。伦兹力。2 2 2 2、洛伦兹力的、洛伦兹力的、洛伦兹力的、洛伦兹力的方向方向方向方向：vF F F F洛洛洛洛vF F F F洛洛洛洛洛伦兹力的方向洛伦兹力的方向洛伦兹力的方向洛伦兹力的方向伸开伸开伸开伸开左手左手左手左手：磁感线磁感线磁感线磁感线垂直穿入手心垂直穿入手心垂直穿入手心垂直穿入手心四指四指四指四指大拇指大拇指大拇指大拇指所受洛伦兹力的方向所受洛伦兹力的方向所受洛伦兹力的方向所受洛伦兹力的方向指向指向指向指向正电荷正电荷正电荷正电荷的运动方向的运动方向的运动方向的运动方向指向指向指向指向负电荷负电荷负电荷负电荷运动的反向运动的反向运动的反向运动的反向vF F F F洛洛洛洛 实验结论实验结论实验结论实验结论：洛伦兹力的方向既：洛伦兹力的方向既：洛伦兹力的方向既：洛伦兹力的方向既跟磁场方向垂直跟磁场方向垂直跟磁场方向垂直跟磁场方向垂直F F F FB B B B，又跟电方荷，又跟电方荷，又跟电方荷，又跟电方荷的运动方向垂直的运动方向垂直的运动方向垂直的运动方向垂直F F F Fv v，故洛伦兹力，故洛伦兹力，故洛伦兹力，故洛伦兹力的方向总是垂直于磁感线和运动电的方向总是垂直于磁感线和运动电的方向总是垂直于磁感线和运动电的方向总是垂直于磁感线和运动电荷所在的平面，即：荷所在的平面，即：荷所在的平面，即：荷所在的平面，即：F F F F安安安安B B B Bv v平面平面平面平面请你分析洛伦兹力和安培力方向的判断方请你分析洛伦兹力和安培力方向的判断方法，找出判断两力方向的共同规律法，找出判断两力方向的共同规律安培力：伸出左手，让磁安培力：伸出左手，让磁感线穿过手心，感线穿过手心，四指指向四指指向电流方向电流方向，拇指所指的方，拇指所指的方向就是安培力的方向向就是安培力的方向洛伦兹力：伸出左手，让磁感线洛伦兹力：伸出左手，让磁感线穿过手心，穿过手心，四指指向正电荷的四指指向正电荷的运动方向，（指向负电荷的运动运动方向，（指向负电荷的运动反方向）反方向）拇指所指的方向就是拇指所指的方向就是洛伦兹力的方向洛伦兹力的方向 如图所示，设有一段长度为如图所示，设有一段长度为L L，横截面，横截面积为积为S 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 n，每个自由电荷的电荷量为，每个自由电荷的电荷量为q q，定，定向移动速率为向移动速率为v v，将这段通电导线垂直磁场，将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 B的磁场中。的磁场中。洛伦兹力的大小洛伦兹力的大小安培力为安培力为F F安安=B=BI IL L电流的微观表电流的微观表达式为达式为设导线中共有设导线中共有N N个自由电子个自由电子N=nsLN=nsL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 故可得故可得F F洛洛=e=evB BI I=nes=nesv(条件是条件是vBB)洛伦兹力的大小洛伦兹力的大小洛仑兹力的特点洛仑兹力的特点洛仑兹力的特点洛仑兹力的特点1 1 1 1、洛伦兹力的大小：、洛伦兹力的大小：、洛伦兹力的大小：、洛伦兹力的大小：（1）vBB，F F洛洛=0=0；（2 2）vBB，F F洛洛=q=qvB B（3 3）v与与B成成时，时，F=qvBsinv vv v