(优质课)运动电荷在磁场中受到的力.ppt
知识回顾,判断下列图中安培力的方向：,电流是如何形成的？,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，由此你会想到了什么？,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定向移动产生的,3.5 运动电荷在磁场中受到的力,真空阴极射线管,实验：用阴极射线管研究磁场对运动电荷的作用。,实验验证,当电子射线管的周围不存在磁场时，,电子的运动轨迹是直线,当电子射线管的周围存在磁场时，,电子的运动轨迹是曲线,磁场对运动电荷有力的作用,结论,1、运动电荷在磁场中受到的力称为洛伦兹力.,一、洛伦兹力,洛伦兹（18531928）,洛伦兹，荷兰物理学家，首先提出磁场对运动电荷有作用力的观点。洛伦兹创立了经典电子论，提出了洛伦兹变换公式，1902年与其学生塞曼共同获得诺贝尔物理学奖。为纪念洛伦兹的卓著功勋，荷兰政府决定从1945年起，把他的生日定为“洛伦兹节”。,1、运动电荷在磁场中受到的力称为洛伦兹力.,2.洛伦兹力与安培力的关系：,安培力是洛伦兹力的宏观表现。洛伦兹力是安培力的微观本质。,一、洛伦兹力,猜想：能不能用左手定则来判定？推理：我们曾经用左手定则判定安培力的方向。大量定向移动电荷所受洛伦兹力宏观表现为安培力，因此，可以用左手定则判定洛伦兹力的方向。,洛仑兹力F洛的方向如何确定？,思考,3、洛伦兹力的方向-左手定则,(1)伸开左手，使大拇指和其余四指垂直且处于同一平面内，把手放入磁场中，让磁感线穿入手心，使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洛伦兹力的方向。,(2)如果运动的是负电荷，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。,下图中电子束的偏转方向？,实验验证：,实验事实证明左手定则适用于洛伦兹力方向的判定。,下图中电子束的偏转方向？,实验验证：,1、试判断下列运动的带电粒子在磁场中所受洛伦兹力的方向：,课堂练习,垂直纸面向里,垂直纸面向外,洛伦兹力大小可能会与哪些因素有关?,当电荷运动方向跟磁场方向垂直时洛伦兹力的大小跟三个因素相关:,1.磁感应强度B,2.电荷量q,3.电荷运动快慢v,二、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，求洛伦兹力,二、洛伦兹力的大小,(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,电荷量为q的粒子以速度v运动时,如果速度方向与磁感应强度方向垂直,那么粒子所受的洛伦兹力为,(v垂直B),二、洛伦兹力的大小,问题:若带电粒子不垂直射入磁场,粒子受到的洛伦兹力又如何呢?,B,v,F,V,V,当运动电荷的速度v方向与磁感应强度B方向的夹角为，电荷所受的洛伦兹力大小为,二、洛伦兹力的大小,2：为了研究某种放射源发出的未知射线，物理探究者把放射源置于匀强磁场中，射线分裂成a、b、c三束，请分析三束射线的电性。,课堂练习:,带正电,带负电,不带电,电视显像管应用了电子束在磁场中的偏转原理。电子束射向荧光屏就能发光，一束电子束只能使荧光屏上的一个点发光，而通过偏转线圈中磁场的偏转就可以使整个荧光屏发光。,三、显像管的工作原理,思考与讨论,如图所示，电视显像管中，要使电子束从B逐渐向A点扫描，必须加一个怎样变化的偏转磁场？,荧光屏中点O的下方，应加一垂直向内的磁场，且越下方磁场越强，而在O点的上方，应加一垂直向外的磁场，且越上方的磁场越强。,电视显像管中的扫描,在电视显像管的偏转区中存在水平方向和竖直方向强弱和方向都在不断变化的偏转磁场，于是，电子枪发出的电子束在荧光屏上的发光点不断移动，对图像进行扫描，扫描的路线如图所示，从a开始，逐行进行，直到b，且每秒要进行50场扫描，结果，我们就感觉到荧光屏上整个都发光了。,3、带电量为q的粒子，在匀强磁场中运动，下面说法正确的是（）A、只要速度大小相同，所受的洛伦兹力就相同B、如果把q改为q，且速度反向大小不变，则所受的洛伦兹力大小、方向均不变C、只要带电粒子在磁场中运动，就一定受洛伦兹力作用D、带电粒子受洛伦兹力小，则该磁场的磁感应强度小,B,课堂练习,小结,1、洛伦兹力：运动电荷在磁场中受到的作用力,安培力是洛伦兹力的宏观表现,2、洛伦兹力方向的判断：,左手定则,FV，FB，F V、B 所在的平面负电荷的方向与正电荷的相反,3、洛伦兹力的大小：,V B,C,4、一长直螺线管通有交流电，一个电子以速度v沿着螺线管的轴线射入管内，则电子在管内的运动情况是：()A、匀加速运动 B、匀减速运动 C、匀速直线运动 D、在螺线管内来回往复运动,课堂练习,5、如图示，一带负电的小滑块从粗糙的斜面顶端滑至底端时的速率为v；若加一个垂直纸面向外的匀强磁场，并保证小滑块能滑至底端，则它滑至底端时的速率将（）A、变大 B、变小 C、不变 D、条件不足，无法判断,B,课堂练习,试证明：带电粒子具有速度 时，才能沿着图示虚线路径通过这个速度选择器。,【知识应用】：,v,1、（书98页第三题）在如图所示的平行板器件中，电场强度E和磁感应强度B相互垂直。具有不同水平速度的带电粒子射入后发生偏转的情况不同。这种装置能把具有某一特定速度的粒子选择出来，所以叫做速度选择器。,（2）若A、B两板相距为d，板间的磁场按匀强磁场处理，磁感应强度为B，等离子体以速度v沿垂直于B的方向射入磁场，该发电机的电动势是多大？(提示：复习第二章第二节电动势的有关知识。),2、（书98页第4题）如图所示，磁流体发电机是一项新兴技术，它可以把物体的内能直接转化为电能。平行金属板A、B之间有一个很强的磁场，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）喷入磁场，A、B两板间便产生电压。如果把A、B和用电器连接，A、B就是一个直流电源的两个电极。（1）图中A、B板哪一个是发电机的正极。,N,S,N,S,N,S,N,S,显像管的工作原理,1、电子束是怎样实现偏转的？,思考与讨论,2、在图2.43中，如图所示（1）要是电子打在A点，偏转磁场应该沿什么方向？（2）要是电子打在B点，偏转磁场应该沿什么方向？（3）要是电子束打在荧光屏上的位置由中心O逐渐向A点移动，偏转磁场应该怎样变化？,3、电子打在荧光屏上只能有一个亮点，为什么整个荧光屏都能发光能？,三、电视显像管的工作原理,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,练习：图中所示为电视机显像管中电子束偏转的示意图。磁环上的偏转线圈通以图示方向的电流时，沿轴线向纸内射入的电子束的偏转方向是：（）A向上；B向下 C向左；D向右,C,1、下列各图中带电粒子刚刚进入磁场，试判断这时粒子所受洛伦兹力的方向,V,垂直纸面向外,垂直纸面向里,FL=0,FL=0,课堂练习:,
