第五節(jié)磁場對運動電荷作用力

第五節(jié)磁場對運動電荷的作用力2023/2/31演示實驗:電子射線管的原理：從陰極發(fā)射出來電子，在陰陽兩極間的高壓作用下，使電子加速，形成電子束，轟擊到長條形的熒光屏上激發(fā)出熒光，可以顯示電子束的運動軌跡。實驗現(xiàn)象：在沒有外磁場時，電子束沿直線運動，將蹄形磁鐵靠近陰極射線管，發(fā)現(xiàn)電子束運動軌跡發(fā)生了彎曲。結論：磁場對運動電荷有作用。

2023/2/32一、洛倫茲力1.定義：運動電荷在磁場中受到的作用力叫做洛倫茲力2.為什么磁場對通電導線有作用力？磁場對電流有安培力的作用,而電流是由電荷定向運動形成的,且磁場對運動電荷有洛倫茲力的作用.所以磁場對電流的安培力就是磁場對運動電荷的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)洛倫茲力是安培力的微觀本質2023/2/33思考：如果是負電荷,我們應如何判定洛倫茲力的方向?二、洛倫茲力的方向1.左手定則：伸開左手,使大拇指和其余四指垂直且處于同一平面內,把手放入磁場中,讓磁感線垂直穿過手心,若四指指向正電荷運動的方向,那么拇指所指的方向就使正電荷所受洛倫茲力的方向

FvqFv-q2023/2/34vFB甲FvB乙Bv丙Bv丁訓練1：試判斷下圖中的帶電粒子剛進入磁場時所受的洛倫茲力的方向結論：1、以相同速度進入同一磁場的正、負電荷受到的洛倫茲力方向相反2、洛倫茲力的方向垂直于v和B組成的平面vFB甲FvB乙2023/2/35三、洛倫茲力大小設有一段長為L，橫截面積為S的直導線，單位體積內的自由電荷數(shù)為n，每個自由電荷的電荷量為q，自由電荷定向移動的速率為v。這段通電導線垂直磁場方向放入磁感應強度為B的勻強磁場中，求（1）通電導線中的電流（2）通電導線所受的安培力（3）這段導線內的自由電荷數(shù)（4）每個電荷所受的洛倫茲力2023/2/36問題:若帶電粒子不垂直射入磁場,電子受到的洛倫茲力又如何呢?θBF洛vB⊥B∥θ為B和v之間的夾角BVB⊥B∥1.大小：電荷量為q的粒子以速度v運動時,如果速度方向與磁感應強度方向垂直,那么粒子所受的洛倫茲力為(v垂直B）2023/2/37當運動電荷的速度v方向與磁感應強度B方向的夾角為θ，電荷所受的洛倫茲力大小為

練習2：電子的速率v=3×106m/s,垂直射入B=0.10T的勻強磁場中，它受到的洛倫茲力是多大？解：因為v垂直B，所以所受洛倫茲力大小F洛=qvB=1.60×10-19×3×106×0.10N=4.8×10-14N2023/2/38答案：CD課堂練習3當一帶正電q的粒子以速度v沿螺線管中軸線進入該通電螺線管,若不計重力,則A．帶電粒子速度大小改變B．帶電粒子速度方向改變C．帶電粒子速度大小不變D．帶電粒子速度方向不變B2023/2/39答案：B課堂練習4電荷量為＋q的粒子在勻強磁場中運動，下列說法正確的是()A．只要速度大小相同，所受洛倫茲力就相同B．如果把＋q改為-q，且速度反向，大小不變，則洛倫茲力的大小方向不變C．洛倫茲力方向一定與電荷速度方向垂直，磁場方向一定與電荷運動方向垂直D．粒子的速度一定變化2023/2/310答案：B課堂練習5來自宇宙的質子流，以與地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一點，則這些質子在進入地球周圍的空間時，將()A．豎直向下沿直線射向地面B．相對于預定地面向東偏轉C．相對于預定點稍向西偏轉D．相對于預定點稍向北偏轉V2023/2/311思考與討論：帶電粒子在磁場中運動時，洛倫茲力對帶電粒子是否做功？1.洛倫茲力的方向既垂直于磁場,又垂直于速度,即垂直于v和B所組成的平面2.洛倫茲力只改變速度的方向,不改變速度的大小3.洛倫茲力對電荷不做功課堂練習6：半球形光滑絕緣槽處于磁感應強度為B的勻強磁場中,若將一帶正電,電量為q,質量為m的小球從絕緣槽的右側最高點由靜止釋放,求小球釋放后將怎樣運動?2023/2/312思考與討論：帶電粒子在磁場中運動時受洛倫茲力.而帶電粒子在電場中受電場力.那么洛倫茲力與電場力有何區(qū)別？五、洛倫茲力和電場力的區(qū)別：1.電荷在電場中一定受到電場力的作用，與其運動狀態(tài)無關；而電荷在磁場中不一定受到磁場力作用，只有相對于磁場運動且運動方向與磁場方向不平行的電荷才受磁場力作用。

2.大小：F電＝Eq,F洛=Bqvsinθ。2023/2/3133.電荷所受電場力方向總是平行于電場線的切線方向；而電荷所受磁場力的方向總是既垂直于磁場方向，又垂直于運動方向。

4.電場力要對運動電荷做功（電荷在等勢面上運動除外）；而電荷在磁場中運動時，磁場力一定不會對電荷做功。2023/2/314課堂練習7：在圖所示的平行板之間,電場強度E和磁感應強度B相互垂直,具有不同水平速度的帶電粒子射入后發(fā)生偏轉的情況不同.這種裝置能把具有某一特定速度的粒子選擇出來,所以叫做速度選擇器.若帶正電粒子入射速度,則下列說法正確的是A.粒子動能一定增加,電場力做正功B.粒子所受洛倫茲力一定增大,洛倫茲力做正功C.粒子動能一定減少,洛倫茲力不做功D.電場力不做功,洛倫茲力做正功A2023/2/315BI若上極板電勢高.就是p型半導體;若下極板電勢高.就是n型半導體.課堂練習8:半導體靠自由電子(帶負電)和空穴(相當于帶正電)導電,分為p型半導體靠自由電子(帶負電)和空穴(相當于帶正電)導電,分為p型和n型兩種.p型中空穴為多數(shù)載流子;n型中自由電子為多數(shù)載流子.用以下實驗可以判定一塊半導體材料是p型還是n型:將材料放在勻強磁場中.通以圖示方向的電流I.用電壓表判定上下兩個表面的電勢高低.從而判定判定一塊半導體材料是p型還是n型.試分析原因2023/2/316課堂練習9:繞有絕緣的通電導線的鐵環(huán),電流方向如圖所示.若有一電子束以垂直于紙面向里的速度從O點射入.則電子的運動軌跡?向右偏轉向左偏轉向下偏轉向上偏轉2023/2/317四、電視顯像管的工作原理1.主要構造:電子槍（陰極）、偏轉線圈、熒光屏等【思考與討論】(1)_若要使電子束在水平方向偏離中心,打在熒光屏上的A點,偏轉磁場應該沿什么方向?(2)若要使電子束打在Ｂ點,磁場應該沿