磁場對運(yùn)動電荷的作用(優(yōu)秀課件)

磁場對運(yùn)動電荷的作用+

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受力嗎？美麗的北極極光同學(xué)們知道極光是怎樣形成的嗎？答：電荷的定向移動形成電流.

物理學(xué)中規(guī)定正電荷定向移動的方向為電流方向.電流的微觀表達(dá)式為問題思考1、電流是怎樣形成的?電流的方向是怎樣規(guī)定的?電流的微觀表達(dá)式（決定式）是什么?答：磁場對電流的作用力稱為安培力.安培力的方向用左手定則來判斷.其大小為F=BIL(B⊥L)2、什么叫做安培力?怎樣判斷安培力的方向?安培力的大小為多少?猜想:

既然磁場對電流有力的作用，而電流又是由電荷定向移動形成的，那么很有可能是磁場對定向移動的電荷有力的作用。實驗：用陰極射線管研究磁場對運(yùn)動電荷的作用。

實驗驗證在真空玻璃管內(nèi)安裝一個陰極、一個陽極.陰極接高電壓的負(fù)極、陽極接正極.陰極能夠發(fā)射電子,電子束在兩極之間的電場力的作用下從陰極飛向陽極.這個管子叫做陰極射線管.為了顯示電子束運(yùn)動的情況,管內(nèi)裝有長條形的熒光屏,屏上的物質(zhì)受到電子的撞擊時能夠發(fā)光,顯示出電子束的運(yùn)動軌跡。[實驗現(xiàn)象]

當(dāng)電子射線管的周圍不存在磁場時，電子的運(yùn)動軌跡是直線。當(dāng)電子射線管的周圍存在磁場時，電子的運(yùn)動軌跡是曲線。[實驗結(jié)論]

運(yùn)動電荷確實受到了磁場的作用力，這個力通常叫做洛倫茲力。洛倫茲，荷蘭物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家，1853年7月18日生于阿納姆，并在該地上小學(xué)和中學(xué)，成績優(yōu)異，少年時就對物理學(xué)感興趣，同時還廣泛地閱讀歷史和小說，并且熟練地掌握多門外語。1870年洛倫茲考入萊頓大學(xué)，學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)、物理和天文。1875年獲博士學(xué)位。

1895年，洛倫茲首先提出了運(yùn)動電荷產(chǎn)生磁場和磁場對運(yùn)動電荷有作用力的觀點(diǎn)，為紀(jì)念他，人們稱這種力為洛倫茲力。洛倫茲認(rèn)為一切物質(zhì)分子都含有電子，陰極射線的粒子就是電子。把以太與物質(zhì)的相互作用歸結(jié)為以太與電子的相互作用。這一理論成功地解釋了塞曼效應(yīng)，與塞曼一起獲1902年諾貝爾物理學(xué)獎。洛倫茲于1928年2月4日在荷蘭的哈勃姆去世，終年75歲。為了悼念這位荷蘭近代文化的巨人，舉行葬禮的那天，荷蘭全國的電信、電話中止三分鐘。世界各地科學(xué)界的著名人物參加了葬禮。愛因斯坦在洛倫茲墓前致詞說：洛倫茲的成就“對我產(chǎn)生了最偉大的影響”，他是“我們時代最偉大、最高尚的人”。

洛倫茲（1853—1928）一.洛倫茲力1.概念：磁場對運(yùn)動電荷的作用力叫做洛倫茲力。2.F洛與F安的關(guān)系：F安＝NF洛（N為受到的洛倫茲力的運(yùn)動電荷的總個數(shù)）◆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(zhì)。用左手定則來判定伸開左手，使大姆指跟其余四個手指垂直，且處于同一平面內(nèi)，把手放入磁場中，讓磁感線垂直穿入手心，四指指向正電荷運(yùn)動的方向，那么，拇指所指的方向就是正電荷所受洛侖茲力的方向．二、洛倫茲力的方向vF思考:

如果運(yùn)動的是負(fù)電荷而不是正電荷，該怎樣判定它所受到的洛倫茲力的方向呢？vF如果運(yùn)動的是負(fù)電荷，則四指指向負(fù)電荷運(yùn)動的反方向，那么拇指所指的方向就是負(fù)電荷所受洛倫茲力的方向。判定方法：VF×××××××××B×××××××××B++++FVV垂直紙面向外VVFV習(xí)題1、下列各圖中帶電粒子剛剛進(jìn)入磁場，試判斷這時粒子所受洛倫茲力的方向垂直紙面向里F2、判斷下列各圖帶電粒子所受的洛倫茲力的方向或帶電粒子的帶電性×××××××××VFV垂直紙面向外VFVB垂直紙面向里

既然安培力為洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，那么我們用導(dǎo)體所受的安培力來除以這段導(dǎo)體所含有的自由電荷數(shù)，不就可以求出每個自由電荷所受的洛倫茲力了嗎？想一想1.公式推導(dǎo)：F=qvB三.洛倫茲力的大小設(shè)通電導(dǎo)體的長度：L橫截面積：S單位體積內(nèi)的電荷數(shù)：n每個電荷的帶電量：q電荷定向移動的速率：vI=nqvSF安＝qvB(nLS)F安=BIL若v與B間的夾角為θ，則F=qvBsinθ

2.公式：F=qvB

(只適用于v⊥B的情況)vv2v1B

當(dāng)速度方向與磁場方向有夾角時可采用把速度分解的辦法來求洛倫茲的大小.θ=0度時，f=0;θ=90度時，f=qvB思考與討論：

帶電粒子在磁場中運(yùn)動時，洛倫茲力對帶電粒子是否做功？3.特點(diǎn)：①F洛⊥B,F洛⊥V(垂直于v和B所決定的平面)②洛倫茲力對電荷不做功[例1]一個電子的速率V=3×106m/s，垂直射入B=0.1T的勻強(qiáng)磁場中，它所受的洛倫茲力為多大？（e=1.6×10-19C）解：F=qvB=evB=1.6×10-19×3×106×0.1N=4.8×10-14N四.洛倫茲力的作用從太陽或其他星體上，時刻都有大量的高能粒子流放出，稱為宇宙射線。這些高能粒子流，如果都到達(dá)地球，將對地球上的生物帶來危害。慶幸的是，地球周圍存在地磁場，改變了宇宙射線中帶電粒子的運(yùn)動方向，對宇宙射線起了一定的阻擋作用。3、方向判定：左手定則.F⊥B,F⊥V(F垂直于v和B所決定的平面)2、產(chǎn)生條件：電荷在磁場中運(yùn)動，且V與B不平行.☆小結(jié)洛倫茲力1、定義：磁場對運(yùn)動電荷的作用力.施力物體：磁場；受力物體：運(yùn)動電荷.4、大?。ü剑篎=qvB

(只適用于v⊥B的情況).5、做功與能量轉(zhuǎn)化：洛倫茲力對電荷不做功，無能量轉(zhuǎn)化.帶電粒子在磁場中的運(yùn)動1、運(yùn)動方向與磁場平行時不受洛倫茲力，做勻速直線運(yùn)動。2、運(yùn)動方向與磁場垂直時做勻速圓周運(yùn)動。由qvB=mv2/R

得R=mv/qB由qvB=mR4π2/

T2得T=2πm/qB謝謝大家！判斷下圖中帶電粒子（電量q，重力不計）所受洛倫茲力的大小和方向：F一、運(yùn)動形式1、運(yùn)動方向與磁場平行時不受洛倫茲力，做勻速直線運(yùn)動。2、運(yùn)動方向與磁場垂直時做勻速圓周運(yùn)動。帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動，洛倫茲力就是它做圓周運(yùn)動的向心力由qvB=mv2/R得R=mv/qB由qvB=mR4π2/

T2得T=2πm/qB1、如圖所示，一束電子（電量為e）以速度v垂直從A點(diǎn)射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，寬度為d的勻強(qiáng)磁場中，且與磁場的邊界垂直，通過磁場時速度方向與電子原來入射方向的夾角是30°，則：電子的質(zhì)量是

，通過磁場的時間是

。300vBABvd一、磁場作用下粒子的偏轉(zhuǎn)解：因為速度方向與電子原來入射方向的夾角是30°，所以粒子轉(zhuǎn)過的角度是30°

即角AOB=30°，所以半徑r=2d

由r=mv/qB得，m=qBr/v=2dqB/v

t=T/12=πm/6qB=πd/3v方法總結(jié)畫軌跡找圓心定半徑2.圖中MN表示真空室中垂直于紙面的平板，它的一側(cè)有勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。一帶電粒子從平板上的狹縫O處以垂直于平板的初速v射入磁場區(qū)域，最后到達(dá)平板上的P點(diǎn)。已知B、v以及P到O的距離l

．不計重力,求此粒子的電荷q