运动电荷在磁场中受到的力教案(PPT).ppt
美丽的极光,极光出现在哪里？为什么在赤道看不到呢？,运动电荷在磁场中受到的力,知识回顾：,磁场对电流的作用安培力判断下列图中安培力的方向，及大小。,I,B,若导线的电流为I、磁场强度为B，导线长度L，则所受的安培力为多少？,知识回顾：,磁场对处于磁场中的电流有力的作用电流是怎样产生的呢？,电荷的定向移动产生电流,【思考与讨论】,磁场对放入其中的电流（垂直）有力的作用，而电流是因为电荷的定向作用移动形成的，那么是不是磁场对运动电荷也有力的作用？,观察阴极射线在磁场中的偏转,阴极射线-高速运动的电子流,实验观察到的现象：1、电子流在磁场中发生了偏转，运动轨迹发生弯曲2、当磁场的方向发生变化时，电子流的弯曲方向也发生了改变结论：1、磁场对运动电荷有力的作用2、磁场对运动电荷力的方向与磁场的方向及电荷的运动方向有关,运动电荷在磁场中所受的力洛伦兹力,洛伦兹与洛伦兹力,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”。,洛伦兹力(Lorentz force),1、定义：运动电荷在磁场中受到的作用力，叫洛伦兹力。,2、洛伦兹力的方向：,洛伦兹力的方向,伸开左手：,磁感线穿入手心,四指,大拇指所受洛伦兹力的方向,指向正电荷的运动方向,指向负电荷运动的反向,实验结论：洛伦兹力的方向既跟磁场方向垂直FB，又跟电荷的运动方向垂直Fv，故洛伦兹力的方向总是垂直于磁感线和电荷运动所在的平面，即：F洛Bv平面,思考与讨论,如图所示，若将电荷的运动方向和磁场的方向同时反向，则洛伦兹力的方向是不是也跟着反向？,结论：当电荷的运动方向和磁场方向同时反向时，洛伦兹力方向不变。,请你分析洛伦兹力和安培力方向的判断方法，找出判断两力方向的共同规律,安培力：伸出左手，让磁感线穿过手心，四指指向电流方向，拇指所指的方向就是安培力的方向,洛伦兹力：伸出左手，让磁感线穿过手心，四指指向正电荷的运动方向，（指向负电荷的运动反方向）拇指所指的方向就是洛伦兹力的方向,通电导线在磁场中所受的安培力就是洛伦兹力的宏观表现。安培力：大量运动电荷的在磁场中受到的力洛伦兹力：一个运动电荷在磁场中受到的力,思考与讨论,磁场对通电导线能产生安培力的作用，当磁场方向与电流方向垂直时，安培力的大小为F安=BIL，而电流就是电荷的定向移动形成的，那么，磁场对运动电荷所产生的洛伦兹力与安培力有什么关系？洛伦兹力的大小又与什么因素有关？,如图所示，设有一段长度为L，横截面积为S的导线，导线单位体积内含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，定向移动速率为v，将这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为B的磁场中。,洛伦兹力的大小,安培力为F安=BIL,电流的微观表达式为,设导线中共有N个自由电荷N=nsL,每个电荷受的磁场力为F洛=F安/N,故可得F洛=qvB,I=nqsv,(条件是vB),洛伦兹力的大小,洛仑兹力的特点,1、洛伦兹力的大小：,（1）vB，F洛=0；（2）vB，F洛=qvB（3）v与B成时，F=qvBsin,v,v,1、洛伦兹力的方向：,F洛B,F洛v,F洛vB平面,2、洛伦兹力的效果：洛伦兹力的方向永远与速度垂直，只改变运动电荷速度的方向，不改变运动电荷速度的大小。,电荷在电场中一定要受到电场力的作用,运动电荷在磁场中不一定要受到洛伦兹力的作用,电场力F=qE,洛伦兹力F=qvB,电场力方向与电场方向平行,洛伦兹力方向与磁场方向垂直,电场力对运动的电荷不一定做功,洛伦兹力对运动的电荷一定不做功,思考与讨论,你能指出电场和磁场对电荷作用力的不同吗？,1、大小的不同：,2、方向的不同：,3、作用关系的不同：,4、做功的不同：,电视显像管的工作原理,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。,宇宙射线,从太阳或其他星体上，时刻都有大量的高能粒子流放出，称为宇宙射线。这些高能粒子流若都到达地球，将对地球上的生物带来危害。但由于地球周围存在磁场，在洛伦兹力的作用下，改变了宇宙射线中带电粒子的运动方向，从而对宇宙射线起了一定的阻挡作用。,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,F,F,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,F=0,F=0,课堂练习:,2、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,3、电子以初速度v垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中,则()A、磁场对电子的作用力始终不变.B、磁场对电子的作用力始终不做功 C、电子的速度始终不变.D、电子的动能始终不变,BD,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,思考与深化,若带电粒子垂直于磁场方向射入匀强磁场中，带电粒子在磁场中将会如何运动？,运动电荷在匀强磁场中的运动,知识回顾：若一带电粒子（不计重力）垂直进入到磁场中，则该粒子受到了洛伦兹力的作用，f洛=qvB 方向始终与v的方向垂直，洛伦兹力只改变粒子的速度方向，不改变粒子速度大小。思考在洛伦兹力的作用下，粒子将做何种运动。,运动电荷在匀强磁场中的运动,观察到的现象：,带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动问题：1、粒子做匀速圆周运动的向心力来自哪里？2、粒子做匀速圆周运动的周期跟哪些因素有关？3、粒子做匀速圆周运动的半径跟哪些因素有关？,
