第六節(jié)洛倫茲力初探

第六節(jié)洛倫茲力初探第一頁，共十一頁，2022年，8月28日磁場對運(yùn)動電荷的作用

觀察電子束運(yùn)動徑跡的裝置——陰極射線管，其結(jié)構(gòu)如下圖所示。陰極射線管內(nèi)部抽成真空，在陰極和陽極之間強(qiáng)電場的作用下，陰極發(fā)射的電子束穿過狹縫沿直線從陰極向陽極運(yùn)運(yùn)動，電子束轟擊在熒光屏這個(gè)障礙物上，激發(fā)出熒光，顯示出電子束的運(yùn)動徑跡。這使我們能夠“看”到電子束的運(yùn)動狀況，從而分析它的受力情況。第二頁，共十一頁，2022年，8月28日觀察與思考演示實(shí)驗(yàn)一：見圖1-6-3。

未加磁場時(shí)，電子束做直線運(yùn)動。

加上磁場后，如果磁場方向與電子束運(yùn)動的方向垂直，電子束受到了磁場力，運(yùn)動徑跡發(fā)生彎曲。

在上圖中，電子束的速度方向向右，磁場方向垂直屏幕向里，所受洛倫茲力向下。

洛倫茲力的方向與磁場方向垂直，與運(yùn)動電荷的速度方向垂直。指向可用左手定則判定：磁感線垂直穿過掌心，四指指向正電荷運(yùn)動的方向（或負(fù)電荷運(yùn)動的反方向），拇指所指的方向就是洛倫茲力方向。演示實(shí)驗(yàn)二：見圖1-6-4（α）第三頁，共十一頁，2022年，8月28日演示實(shí)驗(yàn)三：見圖1-6-4（b）

加上磁場后，如果磁場方向與電子束運(yùn)動的方向垂直，電子束受到了磁場力，運(yùn)動徑跡發(fā)生彎曲。洛倫茲力的方向與磁場方向垂直，與運(yùn)動電荷的速度方向垂直。指向可用左手定則判定：磁感線垂直穿過掌心，四指指向正電荷運(yùn)動的方向（或負(fù)電荷運(yùn)動的反方向），拇指所指的方向就是洛倫茲力方向。

在左圖中，電子束的速度方向向右，磁場方向垂直屏幕向外，電子束所受洛倫茲力向上。第四頁，共十一頁，2022年，8月28日洛倫茲力的應(yīng)用—磁偏轉(zhuǎn)與顯像管

借助垂直于電子束運(yùn)動方向的磁場使電子束改變方向或者發(fā)生偏轉(zhuǎn)的方法稱為磁偏轉(zhuǎn)。能夠顯示各種畫面的顯示器，它們的主要元件就是帶有磁偏轉(zhuǎn)裝置的顯象管。不加磁場時(shí)加上向外的磁場時(shí)磁場越強(qiáng)，偏轉(zhuǎn)越大加上向里的磁場時(shí)磁場越強(qiáng)，偏轉(zhuǎn)越大

電子束的運(yùn)動方向不變，磁場方向改變，電子束的偏轉(zhuǎn)方向改變。磁場越強(qiáng)，電子束的偏轉(zhuǎn)越大。第五頁，共十一頁，2022年，8月28日

一般顯示器主要由電子槍、線圈、熒光屏、玻璃屏幕四部分組成。電子槍產(chǎn)生高能電子束，通電線圈提供磁場。電子束穿過磁場時(shí)，受洛倫茲力作用，徑跡發(fā)生偏轉(zhuǎn)。電子束打在熒光物質(zhì)上，能產(chǎn)

顯示器接受到影像信號時(shí)，電子束從熒光屏左上角開始從從左向右掃描出一條水平線，之后再掃描下面一條水平線。如此反復(fù)，高頻率地從上而下掃描，并利用人眼的視覺暫留效應(yīng)，使熒光屏上的亮點(diǎn)構(gòu)成我們看到的影像。生亮點(diǎn)。磁場隨外加信號改變時(shí)，電子束在熒光屏上產(chǎn)生的亮點(diǎn)位置也發(fā)生相應(yīng)的變化。第六頁，共十一頁，2022年，8月28日

彩色顯示器的工作原理與黑白顯示器大致相同，只是電子槍從一支變成三支，而熒光物質(zhì)由單色改為紅、綠、藍(lán)三種顏色。來自每支電子槍的電子束打在相應(yīng)的熒光物質(zhì)上，產(chǎn)生單一的顏色，通過調(diào)整三束電子束的強(qiáng)度，可以合成各種顏色。近年來，人們已經(jīng)制造出能發(fā)射三束電子束的單支電子槍。第七頁，共十一頁，2022年，8月28日洛倫茲力的應(yīng)用—磁流體發(fā)電機(jī)

目前世界上正在研究一種新型發(fā)電機(jī)-----磁流體發(fā)電機(jī)。它的原理是：將一束等離子體（即高溫下電離的氣體，含有大量帶正電荷和負(fù)電荷的微粒，總體是電中性的）噴入磁場，磁場中的兩塊金屬板A和B上會聚集電荷，使它們之間產(chǎn)生電壓。金屬板上為什么會聚集電荷？圖上電路中的電流方向如何？

磁場中的磁感線水平向右，電荷垂直磁感線進(jìn)入磁場受洛倫茲力，正電荷所受洛倫茲力向下，負(fù)電荷所受洛倫茲力向上，它們分別聚集到A、B板上。B板相當(dāng)于電源正極，A板相當(dāng)于電源負(fù)極。將電阻接在A、B板上，正電荷從B板經(jīng)電阻R移向A板，R上的電流方向向上。磁流體發(fā)電機(jī)原理的側(cè)視圖見上圖。第八頁，共十一頁，2022年，8月28日內(nèi)容小結(jié)

1.磁場對運(yùn)動電荷的作用力-----洛倫茲力。通電導(dǎo)體所受安培力，則是運(yùn)動電荷所受洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。

2.洛倫茲力的方向總垂直于運(yùn)動電荷的速度方向υ與磁感應(yīng)強(qiáng)度B所在的平面。指向可用左手定則判定：磁感線垂直穿過掌心，四指指向正電荷運(yùn)動的方向（或負(fù)電荷運(yùn)動的反方向），拇指所指的方向就是洛倫茲力方向。

3.洛倫茲力的應(yīng)用:顯像管、回旋加速器、磁流體發(fā)電機(jī)……。第九頁，共十一頁，2022年，8月28日鞏固練習(xí)

1.“借助陰極射線管,我們可以看到每個(gè)電子的運(yùn)動軌跡”的說法正確嗎?為什么?

答:這種說法不正確。陰極射線管的原理是：高速運(yùn)動的電子束打在熒光物質(zhì)上，激發(fā)出綠色熒光。我們借助熒光感知電子束的運(yùn)動軌跡。

2.運(yùn)動的電子束在垂直于運(yùn)動方向的磁場中會受到_____的作用。顯像管通過_______控制電子束打在熒光屏上的位置構(gòu)成