高二物理选修31 磁场对运动电荷的作用力 ppt.ppt

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1、2021/8/11 星期三1第第5 5节节 磁场对带电粒子的作用力磁场对带电粒子的作用力主讲人主讲人:炮车中学炮车中学 李永畅李永畅2021/8/11 星期三2回顾复习：回顾复习：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：2、电流是如何形成的？3 3、猜想、猜想:磁场是不是可能对运动电荷有力的作用？磁场是不是可能对运动电荷有力的作用？电流是由电荷的定向移动形成的电流是由电荷的定向移动形成的2021/8/11 星期三3演示：阴极射线在磁场中的偏转演示：阴极射线在磁场中的偏转1 1、没有磁场时，

2、接通高压电源可以观察到什么现象。、没有磁场时，接通高压电源可以观察到什么现象。2 2、光束实质上是什么？、光束实质上是什么？3 3、若在电子束的路径上加磁场，可以观察到什么现象？、若在电子束的路径上加磁场，可以观察到什么现象？4 4、改变磁场的方向，通过观查从而判断运动的电子在各、改变磁场的方向，通过观查从而判断运动的电子在各个方向磁场中的受力方向。个方向磁场中的受力方向。磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用力叫做力叫做洛伦兹力洛伦兹力2021/8/11 星期三4一、探究洛伦兹力的方向：一、探究洛伦兹力的方向：安培力是磁场对电流的作用力安培力是磁场对电流的作用力电流是电荷的定向移动形成的电

3、流是电荷的定向移动形成的 洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用力洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用力 1.1.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 2.2.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的方向可以用左手定则判定洛伦兹力的方向可以用左手定则判定 实验验证：实验验证：理论推导理论推导:推理与猜想：推理与猜想：2021/8/11 星期三5二、洛伦兹力的方向二、洛伦兹力的方向-左手定则左手定则vv1 1、伸开左手，使大拇指和其余四伸开左手，使大拇指和其余四指垂直且处于同一平面内，把手放指垂直且处于同一平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿过手心，入磁场中，让磁感线垂

4、直穿过手心，若四指指向正电荷运动的方向，那若四指指向正电荷运动的方向，那么拇指所指的方向就使正电荷所受么拇指所指的方向就使正电荷所受洛伦兹力的方向洛伦兹力的方向 2 2、若四指指向负电荷运动的反方、若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向，那么拇指所指的方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向荷所受洛伦兹力的方向ff2021/8/11 星期三6二、洛伦兹力的方向vvBvff垂直纸面向外垂直纸面向外 试判断下图中的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦试判断下图中的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向兹力的方向 1 1、可见：以相同速度进入同一磁场的正负电荷受到、可见：以相同速度进入同一磁

5、场的正负电荷受到的洛伦兹力方向相反。的洛伦兹力方向相反。2 2、安培力方向由左手定则判断。我们知道安培力的方、安培力方向由左手定则判断。我们知道安培力的方向既垂直于磁场方向，又垂直于电流方向，同样也用向既垂直于磁场方向，又垂直于电流方向，同样也用左手定则判断洛伦兹力左手定则判断洛伦兹力f f的方向也既垂直于磁场的方向也既垂直于磁场B B的方的方向又垂直于电荷运动速度向又垂直于电荷运动速度v v的方向的方向-左手定则2021/8/11 星期三7练一练：练一练：试判断各图中带电粒子受洛伦兹力的方向，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。或带电粒子的电性、或带

6、点粒子的运动方向。vffvv洛伦兹力方向垂直纸面向里洛伦兹力方向垂直纸面向外v2021/8/11 星期三8二、探究洛伦兹力的表达式：二、探究洛伦兹力的表达式：设有一段长为设有一段长为L L，横截面积为，横截面积为S S的直导线，单位体的直导线，单位体积内的自由电荷数为积内的自由电荷数为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，自由电荷定向移动的速率为自由电荷定向移动的速率为v v。这段通电导线垂直磁。这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为场方向放入磁感应强度为B B的匀强磁场中，求的匀强磁场中，求（1 1）电流强度）电流强度I I。（2 2）通电导线所受的安培力。）通电导

7、线所受的安培力。（3 3）这段导线内的自由电荷数。）这段导线内的自由电荷数。（4 4）每个电荷所受的洛伦兹力。）每个电荷所受的洛伦兹力。2021/8/11 星期三9如果通电导线不和磁场方向垂直，怎么办？如果通电导线不和磁场方向垂直，怎么办？(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)速度速度v v与磁场与磁场B B的方向夹角为的方向夹角为时时I=nqsvF F安安ILBILB（nqsvnqsv）LBLB总电荷数：总电荷数：nsLnsLf f洛洛VBVB2021/8/11 星期三10V 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

8、受到的洛伦兹力又如何呢？洛伦兹力：洛伦兹力：f=qVB (Vf=qVB (V垂直垂直B B）B1B22021/8/11 星期三111 1、当一带正电、当一带正电q q的粒子以速度的粒子以速度v v沿螺线管中轴线进入沿螺线管中轴线进入该通电螺线管，若不计重力，则该通电螺线管，若不计重力，则 A A带电粒子速度大小改变；带电粒子速度大小改变；B B带电粒子速度方向改变；带电粒子速度方向改变；C C带电粒子速度大小不变；带电粒子速度大小不变；D D带电粒子速度方向不变。带电粒子速度方向不变。CD2021/8/11 星期三12四、洛伦兹力的特点四、洛伦兹力的特点（1）、洛伦兹力的方向既垂直于磁场）、洛

9、伦兹力的方向既垂直于磁场方向，又垂直于速度方向，即垂直于方向，又垂直于速度方向，即垂直于磁场和速度所组成的平面。磁场和速度所组成的平面。（2）、洛伦兹力对电荷不做功，即）、洛伦兹力对电荷不做功，即不改变速度的大小，只改变速度的方不改变速度的大小，只改变速度的方向。向。2021/8/11 星期三13五 电视显像管的工作原理主要构造:电子枪（阴极）、偏转线圈、荧光屏等电子枪（阴极）、偏转线圈、荧光屏等2021/8/11 星期三14【思考与讨论思考与讨论】1 1若要使电子束在水平方向偏离中心，打在荧光若要使电子束在水平方向偏离中心，打在荧光屏上的点，偏转磁场应该沿什么方向？屏上的点，偏转磁场应该沿什

10、么方向？五 电视显像管的工作原理2 2若要使电子束打在点，磁场应该沿什么方向若要使电子束打在点，磁场应该沿什么方向？3 3若要使电子束打在荧光屏上的位置由逐渐向若要使电子束打在荧光屏上的位置由逐渐向点移动，偏转磁场应该怎样变化？点移动，偏转磁场应该怎样变化？2021/8/11 星期三15原理：原理：应用电子束磁偏转的道理应用电子束磁偏转的道理五、电视显像管的工作原理2021/8/11 星期三16小结：、洛伦兹力的方向、洛伦兹力的方向、洛伦兹力的大小、洛伦兹力的大小、洛伦兹力的特点、洛伦兹力的特点、电视显像管的工作原理2021/8/11 星期三17谢谢！2021/8/11 星期三182021/8/11 星期三19