《磁场对运动电荷的作用》课件(新人教版选修.ppt
2.4磁场对运动电荷的作用,知识回顾,判断下列图中安培力的方向,若已知上图中：B=4.010-2 T，导线长L=10 cm，I=1 A。求：通电导线所受的安培力大小？,电流是如何形成的？,思考,电流是电荷的定向运动形成的，而磁场对电流（通电导线）有力的作用，由此你会想到了什么？,磁场可能对运动电荷有力的作用。,实验：用阴极射线管研究磁场对运动电荷的作用。,实验验证,在真空玻璃管内安装一个阴极、一个阳极.阴极接高电压的负极、阳极接正极.阴极能够发射电子,电子束在两极之间的电场力的作用下从阴极飞向阳极.这个管子叫做电子射线管.为了显示电子束运动的情况,管内装有长条形的荧光屏,屏上的物质受到电子的撞击时能够发光。,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,一、洛伦兹力,1、磁场对运动电荷有力的作用,这个力叫做洛仑兹力.,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。,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”。,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验证：尝试不同方向的磁场对电子束的不同影响，判断 运动的电子束在各种方向的磁场中的受力方向,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，让磁感线垂直穿过手心，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。,洛伦兹力的方向,下图中电子束的偏转方向画的方向正确吗？,洛仑兹力F洛的大小与什么有关？,F,F,B,请大家猜一猜？,速度V,磁场的磁感应强度B,带电粒子的电荷量q,可以证明：,洛仑兹力f的大小等于电荷量q、速度V、磁感应强度B三者的乘积,当速度V的方向与磁感应强度B的方向垂直时：,4、洛伦兹力的大小,当速度V的方向与磁感应强度B的方向平行时：,F0,课堂练习:1.判断下列粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向.,F垂直纸面向里,F垂直纸面向外,【例2】关于带电粒子所受洛伦兹力F和磁感应强度B及粒子速度v三者之间的关系，下列说法中正确的是AF、B、v三者必定均保持垂直BF必定垂直于B、v，但B不一定垂直于vCB必定垂直于F、v，但F不一定垂直于vDv必定垂直于F、B，但F不一定垂直于B,1.产生：电场对运动电荷、静止电荷都有电场力的 作用,磁场只对运动电荷才有磁场力的作用,洛伦兹力与电场力的区别：,2.大小：在匀强电场中,电荷所受的电场力与V无关，是一个恒力 在匀强磁场中,洛伦兹力与V有关,3.方向：电场力的方向与电场方向平行,正电荷的电场力方向就是电场方向 无论是正电荷还是负电荷，它所受洛伦兹力永远与磁场方向垂直。,4.做功：电场力对电荷可能做功，也可能不做功 洛伦兹力始终与电荷速度方向垂直,永远不会做功,小结,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,洛仑兹力有什么特点呢？,f,f,-q,洛仑兹力F的方向总跟运动电荷的速度v的方向垂直。,洛仑兹力只能改变电荷运动的速度方向，不能改变速度的大小。,洛仑兹力对在磁场中运动的电荷不做功。,思考,如果带电粒子射入匀强磁场时，初速度跟磁场方向垂直（如图所示），粒子在洛仑兹力的作用下将做什么运动？,思考,电子束的磁偏转,图2.4-2洛伦兹力演示仪,下图实验装置可以演示洛伦兹力的大小和方向。它由一个球形电子射线管和一组线圈组成。通过改变电子枪两极间的电压可以改变电子的速度；通过改变线圈中电流的强弱可以改变磁感应强度的大小。,在演示仪中可以观察到，没有磁场时，电子束是直进的，外加磁场后，电子束的径迹变成圆形。磁场的强弱和电子的速度都能影响圆的半径。,电子束的磁偏转,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？,科学漫步,科学足迹,【例1】如图所示的是磁感应强度B、正电荷速度v和磁场对电荷的作用力F三者方向的相互关系图（其中B垂直于F与v决定的平面，B、F、v两两垂直）。其中正确的是,例2、来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子在进入地球周围的空间时，将_A竖直向下沿直线射向地面B相对于预定地面向东偏转C相对于预定点稍向西偏转D相对于预定点稍向北偏转,【例3】一个长螺线管中通有电流，把一个带电粒子沿中轴线方向射入（若不计重力影响），粒子将在管中A做圆周运动B沿轴线来回运动C做匀加速直线运动D做匀速直线运动,课外作业,1答：由现象知这束射线含有不同的粒子。其中向左的射线为带正电的粒子组成；中间的射线为不带电粒子组成；向右的射线为带负电的粒子组成。,2答：甲 竖直向上；乙 竖直向下；丙 垂直纸面向外；丁 垂直纸面向里。,课外作业,
