运动电荷在磁场中所受的力(课堂PPT).ppt

观看极光视频观看极光视频【思考思考】从宇宙深处射来的带电粒子为从宇宙深处射来的带电粒子为什么只在地球的两极引起极光？什么只在地球的两极引起极光？1选修3-1第三章 磁场2 N N S S显示电场线闭合开关1 1、安培力的定义：、安培力的定义：磁场对通电导线的作用力磁场对通电导线的作用力 方向的判断：方向的判断：左手定则左手定则 大小的计算：大小的计算：F FILBsinILBsin回顾复习：回顾复习：3磁场对通电导线（电流）有力的作用，而电流是电磁场对通电导线（电流）有力的作用，而电流是电磁场对通电导线（电流）有力的作用，而电流是电磁场对通电导线（电流）有力的作用，而电流是电荷的定向运动形成的，由此你想到了什么？荷的定向运动形成的，由此你想到了什么？荷的定向运动形成的，由此你想到了什么？荷的定向运动形成的，由此你想到了什么？【猜想猜想】磁场可能对运动电荷有力的作用。磁场可能对运动电荷有力的作用。导体中的电流是由电荷的导体中的电流是由电荷的定向移动定向移动产生的产生的2、电流是如何形成的？电流是如何形成的？4思考与讨论：在这个实验当中观察到了什么现象？思考与讨论：在这个实验当中观察到了什么现象？根据这个现象能得出什么结论？根据这个现象能得出什么结论？演演示示：阴阴极极射射线线在在磁磁场场中中的的偏偏转转探究一探究一:磁场是否对运动电荷也有作用力呢磁场是否对运动电荷也有作用力呢?5实验现象：实验现象：实验结论：实验结论：阴极射线管中的电子束在磁场中发生偏阴极射线管中的电子束在磁场中发生偏转，磁场对运动电荷确实存在作用力转，磁场对运动电荷确实存在作用力 实验现象实验现象实验现象实验现象：没有加磁场时，电子束直线前进；：没有加磁场时，电子束直线前进；：没有加磁场时，电子束直线前进；：没有加磁场时，电子束直线前进；加了磁场后，电子束的运动径迹发生弯曲。加了磁场后，电子束的运动径迹发生弯曲。加了磁场后，电子束的运动径迹发生弯曲。加了磁场后，电子束的运动径迹发生弯曲。洛伦兹力洛伦兹力6安培力是洛伦兹力的宏观表现，安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观表现洛伦兹力是安培力的微观表现.一、洛伦兹力一、洛伦兹力一、洛伦兹力一、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在磁场中受到的作用力在磁场中受到的作用力在磁场中受到的作用力2.2.2.2.洛伦兹力与洛伦兹力与洛伦兹力与洛伦兹力与安培力的关系安培力的关系安培力的关系安培力的关系7二、洛伦兹力的方向、左手定则二、洛伦兹力的方向、左手定则二、洛伦兹力的方向、左手定则二、洛伦兹力的方向、左手定则vv1、伸开左手，使拇指和其余四个手指垂直且处于同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，使四指指向正电荷运动的方向，这时拇指所指的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向。2、若是负电荷，则四指指向负电荷运动的反方向，那么拇指所指的方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向。ff8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（或者有效分量）磁感线（或者有效分量）磁感线（或者有效分量）磁感线（或者有效分量）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 洛伦兹力的方向：既跟磁场方洛伦兹力的方向：既跟磁场方洛伦兹力的方向：既跟磁场方洛伦兹力的方向：既跟磁场方向垂直向垂直向垂直向垂直F F F FB B B B，又跟电方荷的运动方，又跟电方荷的运动方，又跟电方荷的运动方，又跟电方荷的运动方向垂直向垂直向垂直向垂直F F F Fv v，故洛伦兹力的方向总，故洛伦兹力的方向总，故洛伦兹力的方向总，故洛伦兹力的方向总是垂直于磁感线和运动电荷所在的是垂直于磁感线和运动电荷所在的是垂直于磁感线和运动电荷所在的是垂直于磁感线和运动电荷所在的平面，即：平面，即：平面，即：平面，即：F F F F安安安安B B B Bv v平面平面平面平面vFvF左手定则左手定则9例例1.1.试判断下列图中各带电粒子所受洛伦兹力的方向试判断下列图中各带电粒子所受洛伦兹力的方向.带电带电粒子的电性或带电粒子的运动方向粒子的电性或带电粒子的运动方向.vFFvvF粒子垂直于纸粒子垂直于纸面向里运动面向里运动所受洛伦兹力垂所受洛伦兹力垂直于纸面向外直于纸面向外10三、洛伦兹力的大小三、洛伦兹力的大小设有一段长为L，横截面积为S的直导线，单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，自由电荷定向移动的速率为v。这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中，求IFvvvv（1）通电导线中的电流（2）通电导线所受的安培力（3）这段导线内的自由电荷数（4）每个电荷所受的洛伦兹力11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：vBB，F F洛洛=0=0；vBB，F F洛洛=q=qvB B2 2 2 2、洛伦兹力的方向：左手定则、洛伦兹力的方向：左手定则、洛伦兹力的方向：左手定则、洛伦兹力的方向：左手定则F F洛洛B BF F洛洛vF F洛洛vB B平面平面3 3 3 3、洛伦兹力的效果：只改变运动电荷速度的方、洛伦兹力的效果：只改变运动电荷速度的方、洛伦兹力的效果：只改变运动电荷速度的方、洛伦兹力的效果：只改变运动电荷速度的方向，不改变运动电荷速度的大小。向，不改变运动电荷速度的大小。向，不改变运动电荷速度的大小。向，不改变运动电荷速度的大小。重要结论：洛伦兹力永远不做功！重要结论：洛伦兹力永远不做功！v与与B B成成时时，F F洛洛=q=qvBsinBsinv vv v12四、电视显像管的工作原理四、电视显像管的工作原理思考以下问题：1、电子束打在荧光屏上的A点，偏转磁场的方向？2、电子束打在荧光屏上的B点，偏转磁场的方向？3、使电子束打在荧光屏上的位置由B逐渐向A移动，偏转磁场应怎样变化？13电视显像管中的扫描电视显像管中的扫描电视显像管中的扫描电视显像管中的扫描 在电视显像管的偏转区在电视显像管的偏转区在电视显像管的偏转区在电视显像管的偏转区中存在水平方向和竖直方向中存在水平方向和竖直方向中存在水平方向和竖直方向中存在水平方向和竖直方向强弱和方向都在不断变化的强弱和方向都在不断变化的强弱和方向都在不断变化的强弱和方向都在不断变化的偏转磁场，于是，电子枪发偏转磁场，于是，电子枪发偏转磁场，于是，电子枪发偏转磁场，于是，电子枪发出的电子束在荧光屏上的发出的电子束在荧光屏上的发出的电子束在荧光屏上的发出的电子束在荧光屏上的发光点不断移动，对图像进行光点不断移动，对图像进行光点不断移动，对图像进行光点不断移动，对图像进行扫描，扫描的路线如图所示，扫描，扫描的路线如图所示，扫描，扫描的路线如图所示，扫描，扫描的路线如图所示，从从从从a a a a开始，逐行进行，直到开始，逐行进行，直到开始，逐行进行，直到开始，逐行进行，直到b b b b，且每秒要进行，且每秒要进行，且每秒要进行，且每秒要进行50505050场扫描，场扫描，场扫描，场扫描，结果，我们就感觉到荧光屏结果，我们就感觉到荧光屏结果，我们就感觉到荧光屏结果，我们就感觉到荧光屏上整个都发光了。上整个都发光了。上整个都发光了。上整个都发光了。14例2.绕有绝缘的通电导线的铁环，电流方向如图所示，若有一电子束以垂直于纸面向里的速度从O点射入，则电子的运动轨迹？向右偏转向左偏转向下偏转向上偏转BBBB15太阳磁暴太阳磁暴地磁场的磁层分布图地磁场的磁层分布图16宇宙射线宇宙射线宇宙射线宇宙射线 从太阳或其他星体上，时刻从太阳或其他星体上，时刻从太阳或其他星体上，时刻从太阳或其他星体上，时刻都有大量的高能粒子流放出，称都有大量的高能粒子流放出，称都有大量的高能粒子流放出，称都有大量的高能粒子流放出，称为为为为宇宙射线宇宙射线宇宙射线宇宙射线。这些高能粒子流若。这些高能粒子流若。这些高能粒子流若。这些高能粒子流若都到达地球，将对地球上的生物都到达地球，将对地球上的生物都到达地球，将对地球上的生物都到达地球，将对地球上的生物带来危害。但由于地球周围存在带来危害。但由于地球周围存在带来危害。但由于地球周围存在带来危害。但由于地球周围存在磁场，在洛伦兹力的作用下，改磁场，在洛伦兹力的作用下，改磁场，在洛伦兹力的作用下，改磁场，在洛伦兹力的作用下，改变了宇宙射线中带电粒子的运动变了宇宙射线中带电粒子的运动变了宇宙射线中带电粒子的运动变了宇宙射线中带电粒子的运动方向，从而对宇宙射线起了一定方向，从而对宇宙射线起了一定方向，从而对宇宙射线起了一定方向，从而对宇宙射线起了一定的阻挡作用。的阻挡作用。的阻挡作用。的阻挡作用。17 例3.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，则这些质子在进入地球周围的空间时，将()A.竖直向下沿直线射向.B.相对于预定地面向东偏转.C.相对于预定点稍向西偏转.D.相对于预定点稍向北偏转.B18五、洛伦兹力的其他应用五、洛伦兹力的其他应用192021SN22C232425四、难点探究26+以正电荷为例以正电荷为例27D28