人教版运动电荷在磁场中受到的力分析课件.ppt

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1、3.5运动电荷在磁场中受到的力,1,知识回顾,判断下列图中安培力的方向：,电流是如何形成的？,2,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,真空阴极射线管,实验验证,演示：阴极射线在磁场中的偏转,4,5,下图中电子束在磁场中的偏转,1,实验验证：,6,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,7,一、洛伦兹力,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

2、：,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。,8,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”。,9,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,10,二.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

3、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。,11,下图中电子束的偏转方向？,1,实验验证：,12,实验事实证明左手定则适用于洛伦兹力方向的判定。,13,课堂训练,q,竖直向上,竖直向上,垂直纸面向内,垂直纸面向外,判断下列粒子进入磁场时所受的洛伦兹力的方向,14,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

4、快慢v,三、洛伦兹力的大小,15,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,三、洛伦兹力的大小,16,(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,17,1. F洛=qVB ( VB）,2.F洛= 0 ( VB）,3.当V与B成一角度时,三、洛伦兹力大小,18,B,v,F,V2,V1,19,1. F洛=qVB ( VB）,2.F洛= 0 ( VB）,3.当V与B成一角度时,F洛=qVBsin

5、,三、洛伦兹力大小,20,思考与讨论,（1）洛伦兹力方向与带电粒子的运动方向有什么关系？ 洛伦兹力方向与带电粒子运动方向垂直（2）洛伦兹力带电粒子运动的速度有什么影响？ 只改变粒子速度的方向，不改变粒子速度的大小（3）洛伦兹力对带电粒子做的功是多少？ 由于洛伦兹力方向始终与带电粒子运动方向垂直，所以洛伦兹力对运动电荷不做功,F vF B,21,安培力是洛伦兹力的集体表现，洛伦兹力是安培力微观表现。,2.大小关系：F安NF洛（N是导体中运动的电荷数）,3.方向关系：F安与F洛方向相同,4.F安与F洛本质都是磁场对运动电荷的作用力,洛伦兹力与安培力的关系：,22,洛伦兹力和电场力的区别：,电荷在电

6、场中一定受到电场力的作用，与其运动状态无关；而电荷在磁场中不一定受到磁场力作用，只有相对于磁场运动且运动方向与磁场方向不平行的电荷才受磁场力作用。,2.大小：F电Eq,F洛=Bqvsin。,3.电荷所受电场力方向总是平行于电场线的切线方向；而电荷所受磁场力的方向总是既垂直于磁场方向，又垂直于运动方向。,4.电场力要对运动电荷做功（电荷在等势面上运动除外）；而电荷在磁场中运动时，磁场力一定不会对电荷做功。,23,小 结,1、洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力 安培力是洛伦兹力的宏观表现2、洛伦兹力的方向：左手定则 F v F B 3、洛伦兹力大小： F洛=qVBsin VB F洛=qVB VB F

7、洛= 04、特点：洛伦兹力只改变力的方向，不改变 力的大小，洛伦兹力对运动电荷不做功,24,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安培力的方向,25,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,26,1、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

8、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。,27,1、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:,28,2：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。,29,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,3.（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

9、粒子选择出来，所以叫做速度选择器。,30,（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。),4、（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,31,四、电视显

10、像管的工作原理,1、要是电子打在A点，偏转磁场应该沿什么方向？,垂直纸面向外,2、要是电子打在B点，偏转磁场应该沿什么方向？,垂直纸面向里,3、要是电子打从A点向B点逐渐移动，偏转磁场应该怎样变化？,先垂直纸面向外并逐渐减小，然后垂直纸面向里并逐渐增大。,32,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。,33,34,欣赏“极光”,35,欣赏“极光”,36,欣赏“极光”,37,欣赏“极光”,38,欣赏“极光”,39,欣赏“极光”,40,欣赏“极光”,41,欣赏“极光”,42,欣赏“极光”,43,地磁场改变宇宙射线中带电粒子的运动方向保护作用,地磁场,宇宙射线,解释“极光”现象,44,