高中物理奥林匹克竞赛专题--7-6-磁场对运动电荷的作用(共10张PPT)
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磁场对运动电荷的作用 课件
三、电子束的磁偏转 1．由于 受洛伦兹力的作用，电子束能在磁场中发生偏转 ，叫 做磁偏转． 2．电视显像管应用了电子束磁偏转 的原理．
一、对洛伦兹力的理解 磁场对运动电荷的作用力叫洛伦兹力．是由荷兰物理学家洛伦 兹首先提出的．
洛伦兹力的方向 (1)安培力实际上是大量运动电荷在磁场中受洛伦兹力的宏观 表现，所以洛伦兹力的方向也可由左手定则判定． (2)左手定则：伸开左手，使拇指跟其余四指垂直，且处于同一 平面内，让磁感线垂直穿入手心，四指指向正电荷运动的方向 (若是负电荷，则四指指向负电荷运动的反方向)，拇指所指的 方向就是洛伦兹力的方向．
洛伦兹力的方向 【典例 1】 如图 2-4-1 所示，是电视机中偏转线圈的示意图， 圆心 O 处的黑点表示电子束，它由纸内向纸外而来，当线圈中 通以图示方向的电流时(两线圈通过的电流相同)，则电子束将
( )．
图2-4-1 A．向左偏转 B．向右偏转 C．向下偏转 D．向上偏转
解析 偏转线圈由两个“U”形螺线管组成，由安培定则知右端 都是 N 极，左端都是 S 极，O 处磁场水平向左，由左手定则可 判断出电子所受的洛伦兹力向上，电子向上偏转，D 正确． 答案 D 借题发挥 安培定则是用来判断电流的磁场方向的，又叫右手 螺旋定则．左手定则是用来判断安培力或洛伦兹力方向的．两 个定则的功能要记牢，使用时左、右手的形状要记清．
洛伦兹力的大小 电荷在磁场中受洛伦兹力的大小与电荷量 q，电荷运动的速度 v 的大小，磁场的磁感应强度 B 的大小，速度 v 的方向以及磁 感应强度 B 的方向都有关． (1)当 v＝0 时，洛伦兹力 F＝0，即静止的电荷不受洛伦兹力． (2)当 v≠0，且 v∥B 时，洛伦兹力 F＝0，即运动方向与磁场 方向平行时，不受洛伦兹力． (3)当 v≠0，且 v⊥B 时，洛伦兹力 F 最大，即运动方向与磁场 方向垂直时，所受洛伦兹力最大．
磁场对运动电荷的作用课件
点处的磁场方向向左，再根据左手定则判断可知，带电粒子受
到的洛伦兹力方向向下。
[答案] B
洛伦兹力的方向，一是取决于磁感线方向，二是取决 于粒子运动的方向。应特别注意其方向还和粒子带电的正、 负有关。
1．汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电
子。如图所示，把电子射线管(阴极射线
管)放在蹄形磁铁的两极之间，可以观察
()
解析：由电子在磁场中运动的轨迹半径公式 r＝mqBv可知， 电子速率相同时，磁场越强的地方，电子运动的轨迹半径 越小。 答案：A
重难点(三) 带电粒子在匀强磁场中的运动
1.两种方法定圆心 (1)已知入射方向和出射方向时， 可通过入射点和出射点作垂直于入 射方向和出射方向的直线，两条直线 的交点就是圆弧轨道的圆心。如图甲 所示，图中 P 为入射点，M 为出射点。 (2)已知入射方向和出射点的位置时，可以通过入射点作入 射方向的垂线，连接入射点和出射点，作其中垂线，这两条垂 线的交点就是圆弧轨道的圆心。如图乙所示，P 为入射点，M 为出射点。
2.几何知识求半径 (1)直线边界(进出磁场具有对称性，如图所示)。
(2)平行边界(存在临界条件，如图所示)。
(3)圆形边界(沿径向射入必沿径向射 出，如图所示)。
考法 1 直线边界的磁场 [例 1] 在 xOy 坐标系的Ⅰ、Ⅳ象限
有垂直纸面向里的匀强磁场，在 x 轴上 A
点(L,0)同时以相同速率 v 沿不同方向发出
[典例] 如图所示，a、b、c、d 为四根与
纸面垂直的长直导线，其横截面位于正方形的
四个顶点上，导线中通有大小相同的电流，方
向如图所示。一带正电的粒子从正方形中心 O 点沿垂直于纸
面的方向向外运动，它所受洛伦兹力的方向是
高考物理复习课件：磁场对运动电荷的作用
实验装置：质谱仪，包括磁场、电 场、粒子源等
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
实验原理：利用磁场对运动电荷的 作用，使带电粒子在磁场中做圆周 运动
实验步骤：将带电粒子源放入磁场 中，观察粒子的运动轨迹，记录数 据，分析结果
实验目的：研 究带电粒子在 磁场中的运动
规律
实验原理：利 用磁场对运动 电荷的作用， 使带电粒子在 磁场中做回旋
安培力：磁场对电 流的作用力
安培力大小：与电 流、磁场、导体长 度、导体横截面积 有关
安培力公式： F=BILsinθ
安培力方向：与磁 场、电流方向有关 ，遵循左手定则
电磁感应：电 流通过磁场产 生感应电动势
电磁驱动：利 用安培力驱动 电动机、电磁
阀等设备
电磁制动：利 用安培力实现 电磁制动，如 汽车、电梯等
安培力公式：F=BILsinθ
其中，F为安培力，B为磁场强度，I为电流强度，L为导线长度，θ为导线与磁场方向的 夹角
安培力方向：与磁场方向和电流方向垂直，遵循左手定则
安培力方向与电流方向和磁场方 向有关
安培力方向与电流方向垂直，与 磁场方向平行
安培力方向可以用左手定则判断
左手定则：伸开左手，四指指向 电流方向，大拇指指向磁场方向， 四指弯曲的方向就是安培力方向
运动轨迹：带电粒子在非匀强 磁场中的运动轨迹
磁场强度：非匀强磁场的磁场 强度分布
运动方程：带电粒子在非匀强 磁场中的运动方程
带电粒子在磁场中的运动：受到洛伦兹力的作用，运动方向与磁场方向垂直
带电粒子在电场中的运动：受到电场力的作用，运动方向与电场方向相同
带电粒子在组合场中的运动：受到洛伦兹力和电场力的共同作用，运动方向取决于两个 力的合成
磁场对运动电荷的作用课件
(1)基本公式
mv2
①向心力公式：Bqv＝ R 。
mv ②轨道半径公式：R＝ Bq 。
③周期、频率和角速度公式：
T＝2πvR＝2qπBm，
f＝T1＝
qB 2πm
，
qB ω＝2Tπ＝2πf＝ m 。
④动能公式：Ek＝21mv2＝B2qmR2。
(2)T、f 和 ω 的特点 T、f 和 ω 的大小与轨道半径 R 和运行速率 v 无关 磁感应强度 和粒子的 比荷 有关。
A．洛伦兹力对带电粒子做功 B．洛伦兹力不改变带电粒子的动能 C．洛伦兹力的大小与速度无关 D．洛伦兹力不改变带电粒子的速度方向
解析 根据洛伦兹力的特点，洛伦兹力对带电粒子不做功，A 项错，B 项对；根据 F＝qvB 可知，大小与速度有关。洛伦兹力的效果就是改变物 体的运动方向，不改变速度的大小。
答案 B
解析 运用左手定则时，“四指指向”应沿电荷定向移动形成的等效 电流方向，而不一定沿电荷定向运动方向，因为负电荷定向移动形成电流 的方向与其运动方向反向，通过左手定则所确定的洛伦兹力与磁场之间的 关系可知：两者方向相互垂直，而不是相互平行。
答案 BD
2．(洛伦兹力大小)带电粒子垂直匀强磁场方向运动时，会受到洛伦兹 力的作用。下列表述正确的是( )
微知识 1 洛伦兹力
1．定义 运动 电荷 在磁场中所受的力。
2．大小 (1)v∥B 时，F＝ 0 。 (2)v⊥B 时，F＝ Bqv 。 (3)v 与 B 夹角为 θ 时，F＝ Bqvsinθ 。
3．方向 F、v、B 三者的关系满足 左手 定则。 4．特点 由于 F 始终与 v 的方向 垂直 ，故洛伦兹力永不做功。
3．(带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动)质量和电量都相等的带电 粒子 M 和 N，以不同的速率经小孔 S 垂直进入匀强磁场，运行的半圆轨迹 如图中虚线所示，下列表述正确的是( )
磁场对运动电荷的作用力ppt文档
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
课堂训练
3、电子的速率v=3×106 m/s，垂直 射入B=0.10 T的匀强磁场中，它受
到的洛伦兹力是多大？
F洛=qvB
=1.60×10-19×3×106×0.10 =4.8×10-14 N
一、磁场对运动电荷的作用力
演示：阴极射线在磁场中的偏转
3.swf
结论：磁场对运动电荷有作用。
运动电荷在磁场中受到的作 用力叫做洛伦兹力，安培力是 洛伦兹力的宏观表现。
洛伦兹力的方向
二、洛伦兹力的方向
左手定则：四指指向与形成的电流方 向一致，即与正电荷运动方向相同， 与负电荷运动方向相反。
课堂训练
F洛= 0
( V∥B）
当V与B成一角度θ时
F洛=qVB sinθ
F qvB
注意1：、此式只适用于v垂直于B的情况，
如果v和B平行则F=0。
2、洛仑兹力对静止的电荷没有 力的作用。
3、由于洛仑兹力F一定垂直于v的
方向，所以洛仑兹力永远不做功。
4、洛仑兹力只改变速度的方向而 不改变其大小。
探究带电粒子在匀强磁场中的运动
B
v
I
v
（3）这段导线内的自由电荷数 F （4）每个电荷所受的洛伦兹力
v
v
三、洛伦兹力大小
导线中的电流强度 I = nqSv
导线受安培力为 F安 =BIL=BnqSvL
导线中的电荷的总个数为N = nSL
每个电荷受力为
F洛
F安 N
BnqvSL qvB nLS
三、洛伦兹力大小
F洛=qVB ( V⊥B）
课堂训练
3、电子的速率v=3×106 m/s，垂直 射入B=0.10 T的匀强磁场中，它受
到的洛伦兹力是多大？
F洛=qvB
=1.60×10-19×3×106×0.10 =4.8×10-14 N
一、磁场对运动电荷的作用力
演示：阴极射线在磁场中的偏转
3.swf
结论：磁场对运动电荷有作用。
运动电荷在磁场中受到的作 用力叫做洛伦兹力，安培力是 洛伦兹力的宏观表现。
洛伦兹力的方向
二、洛伦兹力的方向
左手定则：四指指向与形成的电流方 向一致，即与正电荷运动方向相同， 与负电荷运动方向相反。
课堂训练
F洛= 0
( V∥B）
当V与B成一角度θ时
F洛=qVB sinθ
F qvB
注意1：、此式只适用于v垂直于B的情况，
如果v和B平行则F=0。
2、洛仑兹力对静止的电荷没有 力的作用。
3、由于洛仑兹力F一定垂直于v的
方向，所以洛仑兹力永远不做功。
4、洛仑兹力只改变速度的方向而 不改变其大小。
探究带电粒子在匀强磁场中的运动
B
v
I
v
（3）这段导线内的自由电荷数 F （4）每个电荷所受的洛伦兹力
v
v
三、洛伦兹力大小
导线中的电流强度 I = nqSv
导线受安培力为 F安 =BIL=BnqSvL
导线中的电荷的总个数为N = nSL
每个电荷受力为
F洛
F安 N
BnqvSL qvB nLS
三、洛伦兹力大小
F洛=qVB ( V⊥B）
磁场对运动电荷的作用(优秀)PPT课件
[观看] 洛伦兹力演示仪
2020/1/2
22
思考与讨论：
带电粒子在磁 场中运动时，洛 伦兹力对带电粒 子是否做功？
2020/1/2
23
3.特点：
① F洛⊥B, F洛⊥V(垂直于v和B所
决定的平面)
② 洛伦兹力对电荷不做功
2020/1/2
24
[例1] 一个电子的速率V=3×106 m/s，垂直射入B=0.1T的匀强磁 场中，它所受的洛伦兹力为多大？ （e=1.6×10-19 C）
洛伦兹认为一切物质分子都含有电子，阴极
射线的粒子就是电子。把以太与物质的相互作
用归结为以太与电子的相互作用。这一理论成
功地解释了塞曼效应，与塞曼一起获1902年
诺贝尔物理学奖。
洛伦兹于1928年2月4日在荷兰的哈勃姆去
世，终年75岁。为了悼念这位荷兰近代文化的
巨人，举行葬礼的那天，荷兰全国的电信、电
2020/1/2
26
请各位观看科普视频
2020/1/2
27
☆小结
1、定义：磁场对运动电荷的作用力.施力 物体：磁场；受力物体：运动电荷.
2、产生条件：电荷在磁场中运动，且 V
洛 与 B不平行. 伦 3、方向判定：左手定则. F⊥B, F⊥V (F 兹 垂直于v和B所决定的平面) 力 4、大小（公式）：F = qvB (只适用于
上的物质受到电子的撞击
时能够发光,显示出电子束
的运动轨迹。
9
[实验现象] 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。 [实验结论] 运动电荷确实受到了 磁场的作用力，这个力通常叫做 洛伦兹力。
高二物理竞赛磁力与电荷的运动PPT(课件)
实验表明，运动点电荷在磁场中任一指定点处所受的磁场力，具有两种特殊情况：
N 导线受到了磁铁的 注意：如果把一条磁铁折成数段，不论段数多少或各段的长短如何，每一小段仍将形成一个很小的磁铁，仍具有N、S两极，即 N 极与 S 极相互依存而不可分离。
电流与电流之间有相互作用力。
一个运动的电荷在磁场中会改变运动的方向； 但对磁场中某一指定点而言，|Fmax| 与 |q|v 的比值
3. 磁感应强度 B 的单位是T，叫做“特斯拉”(Tesla)， 简称特。
本章基本要求
1．正确掌握描述磁场的物理量——磁感应强度的概念。
2．掌握洛伦兹力的计算方法，并会分析带电粒子在电磁场中 的运动。
3．掌握安培定律，会计算载流导线在磁场中受到的安培力， 会计算平面载流线圈在均匀磁场中受到的磁力矩。
4. 理解霍尔效应。会分析金属及半导体中的霍尔效应，并由 此判断载流子的性质。
磁体与电流之间的相互作用
现象：当导线中通
入电流时，导线会
被排开或吸入。 现象：放在载流导线(即通有电流的导线)周围的磁针会受到力的作用而发生偏转，如果电流方向改变，那么，偏转方向也要改变。
电流与电流之间有相互作用力。
现象：放在载流导线(即通有电流的导线)周围的磁针会受到力的作用而发生偏转，如果电流方向改变，那么，偏转方向也要改变。
——磁体
小结：磁体与磁体之间，电流与磁体之间，以及电流 与电流之间的磁现象，或者可以说一切磁现象都可归 结为电流的磁效应。
结论：从微观上看，磁力都是运动电荷之间的相互作 用的表现。
注意
运动电荷与静止电荷不同之处在于： 静止电荷的周围空间只存在静电场； 任何运动电荷或电流的周围空间，除了和静止电荷 一样存在电场之外，还存在磁场。 电场对处于其中的任何电荷（不论运动与否）都有 电力作用；而磁场则只对运动电荷有磁力作用。
N 导线受到了磁铁的 注意：如果把一条磁铁折成数段，不论段数多少或各段的长短如何，每一小段仍将形成一个很小的磁铁，仍具有N、S两极，即 N 极与 S 极相互依存而不可分离。
电流与电流之间有相互作用力。
一个运动的电荷在磁场中会改变运动的方向； 但对磁场中某一指定点而言，|Fmax| 与 |q|v 的比值
3. 磁感应强度 B 的单位是T，叫做“特斯拉”(Tesla)， 简称特。
本章基本要求
1．正确掌握描述磁场的物理量——磁感应强度的概念。
2．掌握洛伦兹力的计算方法，并会分析带电粒子在电磁场中 的运动。
3．掌握安培定律，会计算载流导线在磁场中受到的安培力， 会计算平面载流线圈在均匀磁场中受到的磁力矩。
4. 理解霍尔效应。会分析金属及半导体中的霍尔效应，并由 此判断载流子的性质。
磁体与电流之间的相互作用
现象：当导线中通
入电流时，导线会
被排开或吸入。 现象：放在载流导线(即通有电流的导线)周围的磁针会受到力的作用而发生偏转，如果电流方向改变，那么，偏转方向也要改变。
电流与电流之间有相互作用力。
现象：放在载流导线(即通有电流的导线)周围的磁针会受到力的作用而发生偏转，如果电流方向改变，那么，偏转方向也要改变。
——磁体
小结：磁体与磁体之间，电流与磁体之间，以及电流 与电流之间的磁现象，或者可以说一切磁现象都可归 结为电流的磁效应。
结论：从微观上看，磁力都是运动电荷之间的相互作 用的表现。
注意
运动电荷与静止电荷不同之处在于： 静止电荷的周围空间只存在静电场； 任何运动电荷或电流的周围空间，除了和静止电荷 一样存在电场之外，还存在磁场。 电场对处于其中的任何电荷（不论运动与否）都有 电力作用；而磁场则只对运动电荷有磁力作用。
磁场对运动电荷的作用力ppt课件
连接到高压电两极时，阴极会发射
电子。电子在电场的加速下飞向阳极。
1、没有磁场时，观察电子束如何偏转
2、如果在电子束的路径上施加磁场，
电子束的径迹是否会发生弯曲？如果
改变磁场方向呢？
教学分析
Teaching Analysis
视频：观察电子束在磁场中的偏转
教学分析
Teaching Analysis
从图中可以看出，没有磁场时电子束打在荧光屏正中的O点。
为使电子束偏转，由安装在管颈的偏转线圈产生偏转磁场。
教学分析
Teaching Analysis
1.要使电子束在水平方向偏离中心，打在荧光屏
上的A点，偏转磁场应该沿什么方向？
垂直纸面向外
2.要使电子束打在B点，磁场应该沿什么方
向？
垂直纸面向里
3.要使电子束打在荧光屏上的位置由B点逐
电子束在磁场中的偏转
教学分析
Teaching Analysis
现象：
1.在电子束的路径上施加磁场，电子束的径迹会发生弯曲
2.改变磁场方向，电子束会向相反方向弯曲
实验表明：电子束受到磁场的力的作用，径迹发生了弯曲。
运动电荷在磁场中受到的力称为洛伦兹力(Lorentz force)。通电
导线在磁场中受到的安培力，实际是洛伦兹力 的宏观表现。
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
叫作速度选择器。
教学分析
Teaching Analysis
1.试证明带电粒子具有速度 v ＝ E/B 时，才能沿着图示虚
线路径通过这个速度选择器.
2.带电粒子具有速度 v ＝ E/B 时，右端水平进入磁
电子。电子在电场的加速下飞向阳极。
1、没有磁场时，观察电子束如何偏转
2、如果在电子束的路径上施加磁场，
电子束的径迹是否会发生弯曲？如果
改变磁场方向呢？
教学分析
Teaching Analysis
视频：观察电子束在磁场中的偏转
教学分析
Teaching Analysis
从图中可以看出，没有磁场时电子束打在荧光屏正中的O点。
为使电子束偏转，由安装在管颈的偏转线圈产生偏转磁场。
教学分析
Teaching Analysis
1.要使电子束在水平方向偏离中心，打在荧光屏
上的A点，偏转磁场应该沿什么方向？
垂直纸面向外
2.要使电子束打在B点，磁场应该沿什么方
向？
垂直纸面向里
3.要使电子束打在荧光屏上的位置由B点逐
电子束在磁场中的偏转
教学分析
Teaching Analysis
现象：
1.在电子束的路径上施加磁场，电子束的径迹会发生弯曲
2.改变磁场方向，电子束会向相反方向弯曲
实验表明：电子束受到磁场的力的作用，径迹发生了弯曲。
运动电荷在磁场中受到的力称为洛伦兹力(Lorentz force)。通电
导线在磁场中受到的安培力，实际是洛伦兹力 的宏观表现。
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
叫作速度选择器。
教学分析
Teaching Analysis
1.试证明带电粒子具有速度 v ＝ E/B 时，才能沿着图示虚
线路径通过这个速度选择器.
2.带电粒子具有速度 v ＝ E/B 时，右端水平进入磁
磁场对运动电荷的作用 课件
注意：带电粒子在匀强磁场中运动的周期与速率 无关 .
自测2 (多选)如图1所示，在匀强磁场中，磁感应强度B1＝2B2，当不
计重力的带电粒子从B1磁场区域运动到B2磁场区域时，粒子的
A.速率将加倍
√B.轨迹半径加倍 √C.周期将加倍
D.做圆周运动的角速度将加倍 图1
能力考点 师生共研
1.洛伦兹力的特点 (1)利用左手定则判断洛伦兹力的方向，注意区分正、负电荷. (2)当电荷运动方向发生变化时，洛伦兹力的方向也随之变化. (3)运动电荷在磁场中不一定受洛伦兹力作用. (4)洛伦兹力一定不做功. 2.洛伦兹力与安培力的联系及区别 (1)安培力是洛伦兹力的宏观表现，二者是相同性质的力，都是磁场力. (2)安培力可以做功，而洛伦兹力对运动电荷不做功.
R＝mv ，则下列图正确的是 Bq
图5
√
模型2 平行边界磁场
平行边界存在临界条件(如图6所示)
图 a 中 t1＝θBmq，t2＝T2＝πBmq
图 b 中 t＝θBmq
图 c 中 t＝(1－πθ)T＝(1－πθ)2Bπqm
2mπ－θ
＝ Bq
图6
图 d 中 t＝πθT＝2Bθqm
例3 如图7甲所示的直角坐标系内，在x0(x0>0)处有一垂直x轴放置的挡 板.在y轴与挡板之间的区域内存在一个与xOy平面垂直且指向纸内的匀强
(1)速度的偏转角φ等于 AB 所对的圆心角θ (2)偏转角φ与弦切角α的关系： φ<180°时，φ＝2α； φ>180°时，φ＝360°－2α
模型1 直线边界磁场 直线边界，粒子进出磁场具有对称性(如图4所示)
图 a 中 t＝T2＝πBmq
图 b 中 t＝(1－πθ)T
＝(1－πθ)2Bπqm＝2mBπq－θ
自测2 (多选)如图1所示，在匀强磁场中，磁感应强度B1＝2B2，当不
计重力的带电粒子从B1磁场区域运动到B2磁场区域时，粒子的
A.速率将加倍
√B.轨迹半径加倍 √C.周期将加倍
D.做圆周运动的角速度将加倍 图1
能力考点 师生共研
1.洛伦兹力的特点 (1)利用左手定则判断洛伦兹力的方向，注意区分正、负电荷. (2)当电荷运动方向发生变化时，洛伦兹力的方向也随之变化. (3)运动电荷在磁场中不一定受洛伦兹力作用. (4)洛伦兹力一定不做功. 2.洛伦兹力与安培力的联系及区别 (1)安培力是洛伦兹力的宏观表现，二者是相同性质的力，都是磁场力. (2)安培力可以做功，而洛伦兹力对运动电荷不做功.
R＝mv ，则下列图正确的是 Bq
图5
√
模型2 平行边界磁场
平行边界存在临界条件(如图6所示)
图 a 中 t1＝θBmq，t2＝T2＝πBmq
图 b 中 t＝θBmq
图 c 中 t＝(1－πθ)T＝(1－πθ)2Bπqm
2mπ－θ
＝ Bq
图6
图 d 中 t＝πθT＝2Bθqm
例3 如图7甲所示的直角坐标系内，在x0(x0>0)处有一垂直x轴放置的挡 板.在y轴与挡板之间的区域内存在一个与xOy平面垂直且指向纸内的匀强
(1)速度的偏转角φ等于 AB 所对的圆心角θ (2)偏转角φ与弦切角α的关系： φ<180°时，φ＝2α； φ>180°时，φ＝360°－2α
模型1 直线边界磁场 直线边界，粒子进出磁场具有对称性(如图4所示)
图 a 中 t＝T2＝πBmq
图 b 中 t＝(1－πθ)T
＝(1－πθ)2Bπqm＝2mBπq－θ
磁场对运动电荷的作用洛伦兹力分解课件
洛伦兹力在磁场束缚中的应用
等离子体束缚
在核聚变等离子体实验中，洛伦兹力可以用于束缚等离子体，使其 保持稳定并防止热失控。
磁场重联
在磁场重联过程中，洛伦兹力起着关键作用，它决定了磁场的演变 过程和能量释放机制。
电流驱动
洛伦兹力在产生电流驱动方面具有重要应用，例如在空间科学实验中 ，可以利用洛伦兹力驱动电流，以研究地球磁场的动态变化。
洛伦兹力的方向
根据左手定则，可以判 断洛伦兹力的方向。
洛伦兹力实验的装置和操作步骤
装置：磁场装置、粒子源、粒子速度控 制装置、粒子轨迹显示装置等。
3. 分析实验数据，得出结论。
2. 视察粒子轨迹的变化，记录不同速度 下粒子的轨迹。
操作步骤
1. 将粒子源置于磁场中，调整粒子速度 控制装置，使粒子以不同的速度在磁场 中运动。
洛伦兹力的大小和方向
大小
洛伦兹力的大小与带电粒子的电荷量 、速度和磁感应强度成正比，与夹角 的正弦值成正比。
方向
洛伦兹力的方向由左手定则确定，即 伸开左手，让磁感应线穿过掌心，四 指指向带电粒子的运动方向，大拇指 所指方向即为洛伦兹力的方向。
洛伦兹力的重要意义
洛伦兹力是研究带电粒子在磁场中运动的重要工具，对于理解电磁场的基本性质和 带电粒子的运动规律具有重要意义。
公式表示
角速度 = 洛伦兹力 / (转动惯量)，其中洛伦兹力是磁场对运动电荷的作 用力，转动惯量是电荷旋转运动的惯性。
03 洛伦兹力的分解
洛伦兹力在直角坐标系中的分解
洛伦兹力在直角坐标系中的分解是理解其作用机制的基础，通过分解可以更好地 理解洛伦兹力对运动电荷的作用。
在直角坐标系中，洛伦兹力可以分解为三个分量，分别是$F_{x}$、$F_{y}$和 $F_{z}$，分别表示在x、y和z方向上的作用力。每个分量的表达式和物理意义都 不同，但它们共同作用在运动电荷上，产生洛伦兹力的效果。
磁场对运动电荷的作用 课件
显像管的工作原理 【例3】说明电视机显像管偏转线圈作用的示意图如图所示。 当线圈中通过图示方向的电流时,一束沿中心轴线O自纸内射向纸 外的电子流,将( ) A.向左偏转 B.向右偏转 C.向上偏转 D.向下偏转 解析:根据安培定则,可判断出两侧通电螺线管的N极均在下方。 在O点,磁感线的方向为竖直向上,再由左手定则判断出电子受到向 右的洛伦兹力,故电子流向右偏转,选项B正确。 答案:B
三、带电粒子仅在洛伦兹力作用下的运动 1.运动性质 带电粒子以一定的速度v进入磁感应强度为B的匀强磁场中(不考 虑其他力的作用)。 (1)当v与B方向相同或相反时,洛伦兹力为零,所以带电粒子做匀 速直线运动。 (2)当v与B方向垂直时,洛伦兹力与速度方向垂直,只改变速度方 向,不改变速度大小,所以带电粒子做匀速圆周运动。 2.应用——显像管的工作原理 (1)电子束磁偏转原理:借助磁场的作用,使电子束(或其他的运动 电荷)改变运动方向的现象,称为磁偏转。
3.洛伦兹力对运动电荷永不做功,而安培力对运动导体却可以做 功。由于洛伦兹力F始终垂直于电荷的运动速度v的方向,不论电荷 做什么性质的运动,也不论电荷是什么样的运动轨迹,F只可能改变 v的方向,并不改变v的大小,所以洛伦兹力对运动电荷不做功。通电 导体在磁场中运动时,电荷相对磁场的运动方向是电荷在导体中的 定向运动速度u与导体宏观运动速度v的合速度v合的方向,因此电荷 所受洛伦兹力的方向也不垂直于导体,洛伦兹力垂直于导体方向的 分力F洛1做正功,而沿导体方向的分力F洛2做负功, 总功仍为0,如图所示。导体中所有运动电荷受到 的洛伦兹力,在垂直于导体方向的分力就是安培 力,所以安培力对运动导体可以做功。
提示:应用左手定则,若打在A点应该垂直纸面向外;若打在B点,应 该垂直纸面向里。
磁场对运动电荷的作用 课件
(3)由如图所示几何关系可知，
tanθ2＝Rr ，
所以r＝meBvtanθ2。
[答案]
mv (1) eB
mθ (2) eB
mv θ (3) eB tan2
处理有界匀强磁场中的临界问题的技巧
从关键词、语句找突破口，审题时一定要抓住题干中“恰 好”“最大”“至少”“不脱离”等词语，挖掘其隐藏的规律.
考点三 带电粒子在有界磁场中的运动
例 如图所示，在y＜0的区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直于xOy 平面并指向纸里，磁感应强度为B.一带负电的粒子(质量为m、电荷 量为q)以速度v0从O点射入磁场，入射方向在xOy平面内，与x轴正向 的夹角为θ.求：
(1)该粒子射出磁场的位置； (2) 该 粒 子 在 磁 场 中 运 动 的 时 间.(粒子所受重力不计)
(2)该粒子在磁场中运动的时间.(粒子所受重力不计)
解析 因为 T＝2vπ0R＝2qπBm 2π－2θ 2mπ－θ
所以粒子在磁场中运动的时间 t＝ 2π ·T＝ qB .
[典例] 如图 8-2-8 所示，虚线圆所围区域有 方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为 B。 一束电子沿圆形区域的直径方向以速度 v 射入磁 场，电子束经过磁场区后，其运动方向与原入射 图 8-2-8 方向成 θ 角。设电子质量为 m，电荷量为 e，不计电子之间相互 作用力及所受的重力，求：
刚好穿出磁场边界的条件是带电粒子在磁场中运动的轨迹 与边界相切，据此可以确定速度、磁感应强度、轨迹半径、磁 场区域面积等方面的极值.
4.如图所示，在边长为2a的正三角形区域内存在方向垂直于纸面向里的
匀强磁场，一个质量为m、电荷量为－q的带电粒子(重力不计)从AB边的
中心O以速度v进入磁场，粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与 AB边的夹角为60°，若要使粒子能从AC边穿出磁场，则匀强磁场的大
高二物理竞赛磁场对运动电荷的作用课件
UH
RH
IB d
RH---霍耳系数
B
d
U1
b
实验表明： UH与导体块的宽度b无关
U2
I
17
霍耳系数的微观解释
带负电的载流子的 金属导体为例
fm e B
M
附加电场 EH:
fe eEH
EH
平衡时 eB eEH
N
第六章 稳恒磁场
fm
I
fe
EH B
UM UN bEH bB
电流强度为 I nes ne bd I
B1
dl1
0 I 2r1
r1d
0 I 2
d
第六章 稳恒磁场
B1
B
d
dl1
B2
dl2
A L2 B
A
B2
dl2
0 I 2r2
r2d
0 I 2
d
B dl
B 0 I d
A0 I d
0 I d
0 0 I d
l
A 2
B 2
0 2
2
0I ( d 0 d ) 0
B
0I 2R
O
R
第六章 稳恒磁场
R
r
I R
r
10
2.长直载流螺线管内的磁场分布
已知：I、n(单位长度导线匝数)
第六章 稳恒磁场
对称性分析：
管内为均匀场,方向与螺线
a
b
B
管轴线平行.
管的外面，磁场强度忽略
d
c
不计.
B的大小的计算:
•作矩形环路a b c d,如图
Bdl L
B 内
ab
B外
ab＝0
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第七章 稳恒磁场
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7-6 磁场对运动电荷的作用
第七章 稳恒磁场
粒子受到垂直方向的磁场的作用，在A盒内作匀速圆周运动，
圆周的半径为：
R mv
qB
粒子在A、B两个半盒中的运动时间是相同的.粒子运动半周的
时间为：
T πm
2 qB
如果粒子被引出盒外前的最后一圈的半径为R，则粒子在被引
Rmv msin
qB
qB
dv//T2πqm Bv//
2πmvcos
qB
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7-6 磁场对运动电荷的作用
第七章 稳恒磁场
v 磁聚焦 在均匀磁场中 某点 A 发射一束初速相差不大的
带电粒子, 它们的 与 B之间的夹角 不尽相同 , 但都较
小, 这些粒子沿半径不同的螺旋线运动, 因螺距近似相等, 都 相交于屏上同一点, 此现象称之为磁聚焦 。
出时的速度是：
v q BR m
粒子的动能为：
Ek
=1mv2 2
q2B2R2 2m
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7-6 磁场对运动电荷的作用
第七章 稳恒磁场
一、洛仑兹力
当带电粒子沿磁场方向运动时:
F0
q
B
当带电粒子垂直于磁场方向运动时:
Fmax qB
q
B
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7-6 磁场对运动电荷的作用
第七章 稳恒磁场
一般情况下，如果带电粒子运动的方向与磁场
方向成夹角 时:
// cos sin
q
//
vBF
Fq Bq B sin
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7-6 磁场对运动电荷的作用
结论：
FqB
ห้องสมุดไป่ตู้
第七章 稳恒磁场
方F 的方向:
q0 q0
F//B
F//B
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7-6 磁场对运动电荷的作用
第七章 稳恒磁场
二、运动电荷在均匀磁场中的运动
1.运动电荷速度方向与磁场方向垂直 v B
qvB m v 2 R
R mv qB
T 2πR 2πm v qB
1 qB
T 2πm
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7-6 磁场对运动电荷的作用
第七章 稳恒磁场
2.运动电荷速度方向与磁场方向不垂直
// cos sin
应用 电子光学 , 电子显微镜等 。
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7-6 磁场对运动电荷的作用
应用 电子光学 , 电子显微镜等 。
第七章 稳恒磁场
电子显微镜中的磁聚焦
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7-6 磁场对运动电荷的作用
三、回旋加速器
第七章 稳恒磁场
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7-6 磁场对运动电荷的作用
回旋加速器