高中物理选修3-1课件：3.5磁场对运动电荷的作用力(第1课时)课件

无效 分量
v∥ B
有效
v 分量
F=qv⊥B
+
v⊥
B
B⊥
v 无效
有效 分量
+ B∥
分量 F=qvB⊥
课堂练习
1.电子的速率v=3×106m/s,垂直射入B=0.10T 的匀强磁场中,它受到的洛伦兹力是多大?
解：因为v垂直B,所以所受洛伦兹力大小
F洛=qvB =1.60×10-19×3×106×0.10N =4.8×10-14N
二、洛伦兹力的方向
1．推理：
左手定则可判断安培力方向，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。
二、洛伦兹力的方向
2．实验：
3．结论：
v F
(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，让磁感线从手心垂直穿 过，并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。
4、做功： 电场力对运动电荷要做功(电荷在等 势面上运动除外)； 磁场力对运动电荷一定不做功。
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、洛伦兹力方向：左手定则 F ⊥V F ⊥ B
3、洛伦兹力大小： V⊥B F洛=qVB V∥B F洛= 0
4、特点：洛伦兹力只改变力的方向;
竖直向上
竖直向上
垂直纸面向外 垂直纸面向内
三、洛伦兹力的大小
三、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 B
v
（1）通电导线中的电流
I
I nqsv
洛伦兹力对运动电荷不做功.
五、电视显像管的工作原理
1、构造:
电子枪(阴极) 偏转线圈 荧光屏等
五、电视显像管的工作原理
2、原理：应用电子束磁偏转的原理
五、电视显像管的工作原理
五、电视显像管的工作原理
【思考与讨论】 1、要使电子打在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,
后垂直纸面向里并逐渐增大.
五、电视显像管的工作原理
2、原理：应用电子束磁偏转的原理
六、速度选择器
如图所示的平行板器件中，电场E和磁场B相互垂直。具 有某一水平速度v的带电粒子(不计其重力影响)将沿着图 中所示的虚线穿过两板间的空间而不发生偏转。具有其他 速度的带电粒子将发生偏转，这种器件能把具有速度v的 粒子选择出来，所以叫做速度选择器。试证明带电粒子具 有速度v=E/B时，才能沿着图示的虚线路径通过。
课堂练习
2.电荷量为＋q的粒子在匀强磁场中运动，
下列说法正确的是( B )
A．只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同 B．如果把＋q改为-q，且速度反向，大小不变， 则洛伦兹力的大小方向不变 C．洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直，磁 场方向一定与电荷运动方向垂直 D．粒子的速度一定变化
四、洛伦兹力的特点：
思考与讨论： 根据洛伦兹力的方向与带电粒子运动方
向的关系(F⊥V F⊥B) ,请你推测:
1、洛伦兹力对带电粒子运动的速度有什 么影响? 洛伦兹力只改变速度的方向, 不改变速度的大小.
2、带电粒子在磁场中运动时，洛伦兹力 对带电粒子是否做功? 洛伦兹力对电荷不做功.
思考与讨论：
带电粒子在磁场中运动时 受洛伦兹力.而带电粒子在电 场中受电场力.那么洛伦兹力 与电场力有何区别?
洛伦兹力和电场力的区别：
1.受力：电荷在电场中一定受到电场 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＝qE F洛=qvBsinθ
3、方向： 电荷所受电场力方向总是平行于电 场方向； 电荷所受磁场力方向总是垂直于磁 场方向，垂直于运动方向。
qvB
qEqvB v E B
+q v
讨论：
qE
(1)若v<E/B，则粒子受到的洛仑兹力小于电场力 ， 粒子进入场区后向 下 偏转。
若v>E/B，则粒子受到的电场力 小于洛仑兹力， 粒子进入场区后向 上 偏转。
如图所示的平行板器件中，电场E和磁场B相互垂直。具 有某一水平速度v的带电粒子(不计其重力影响)将沿着图 中所示的虚线穿过两板间的空间而不发生偏转。具有其 他速度的带电粒子将发生偏转，这种器件能把具有速度v 的粒子选择出来，所以叫做速度选择器。试证明带电粒 子具有速度v=E/B时，才能沿着图示的虚线路径通过。
v F
(2)、若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F与v、B三者间的方向关系
B
+
v F
B v2
+
v v1
F
B与v可以不垂直，但 F一定垂直于B，F一定垂直于v，
即F垂直于B、v组成的平面。
课堂训练
判断下列粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向
－q
（2）通电导线所受的安培力
F安BILBnqsvL
F安
v
v
（3）这段导线内的自由电荷总数
NnLs
v
（4）每个电荷所受的洛伦兹力
F安
N
F
FF安BILBnqvqsvLB nLsnLsnLs
三、洛伦兹力的大小
F=qvB
对洛伦兹力公式的理解 公式适用的条件： B⊥v
匀强磁场
若B//v
F=0
若B与v斜交 F=?
【思考】磁场对电流有力的作用,而电 流是由电荷的定向移动形成的.那么磁 场是否对运动电荷也有作用力呢?
实验现象： 在没有外磁场时，电子束沿直线
运动，将蹄形磁铁靠近阴极射线管， 发现电子束运动轨迹发生了弯曲。
结论：磁场对运动电荷有对运动电荷的作用力
(洛伦兹力)
学习目标：
1、知道什么是洛伦兹力. 2、利用左手定则判断洛伦兹力的方向.
3、知道洛伦兹力大小的推理过程. 4、掌握垂直进入磁场方向的带电粒 子,受到洛伦兹力大小的计算.
一.洛伦兹力的定义
运动电荷在磁场中受到的作用力 （磁场对运动电荷的作用力）
荷兰物理学家 洛伦兹 (Lorentz， 1853—1928)
荷兰物理学家，他 是电子论的创始人、相 对论中洛伦兹变换的建 立者，并因在原子物理 中的重要贡献（塞曼效 应）获得第二届（1902 年）诺贝尔物理学奖。 被爱因斯坦称为“我们 时代最伟大，最高尚的 人”。