2016_2017学年高中物理第三章磁场5运动电荷在磁场中受到的力课件新人教版选修3_1

(3)洛伦兹力的大小: ①如果速度方向与磁感应强度的方向垂直,运动电荷所受的洛伦 兹力为F=qvB; ②如果运动方向与磁场平行,运动电荷所受的洛伦兹力为F=0; ③如果电荷运动的方向与磁场的夹角为θ,电荷所受的洛伦兹力 为F=qvBsin θ。
2.电视显像管的工作原理 (1)构造:如图所示,实际上是一个阴极射线管和偏转线圈的组合。 阴极射线管内有电子枪和荧光屏。
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因为 I=NqSv(N 为单位体积的电荷数) = ������ · qvB,式中 n=NSL,故 F 洛=qvB。 上式为电荷垂直磁场方向运动时,电荷受到的洛伦兹力。 若电荷 运动方向与磁场方向夹角为 θ,则洛伦兹力为 F=qvBsin θ。 所以 F 洛=
显像管工作时,电子束是依次扫描荧光屏上各点,可为什么我们 觉察不到荧光屏的闪烁? 提示:这是由于眼睛的视觉暂留现象,当电子束扫描频率超过人 眼的临界闪烁频率时,由于视觉暂留的原因,人眼就感觉不到荧光 屏的闪烁。
1.对洛伦兹力的理解和认识 (1)对洛伦兹力方向的认识 ①决定洛伦兹力方向的因素有三个:电荷的电性(正、负)、速度 方向、磁感应强度的方向。当电荷电性一定时,其他两个因素中, 如果只让一个因素相反,则洛伦兹力方向必定相反;如果同时让两 个因素相反,则洛伦兹力方向将不变。 ②在研究电荷的运动方向与磁场方向垂直的情况时,由左手定则 可知,洛伦兹力的方向既与磁场方向垂直,又与电荷的运动方向垂 直,即洛伦兹力垂直于v和B两者所决定的平面。
如图所示,运动电荷在磁场中受洛伦兹力作用发生偏转,正、负 离子分别到达 B、A 极板(B 为电源正极,故电流方向从 B 经 R 到 A), 使 A、 B 板间产生匀强电场,在电场力的作用下偏转逐渐减弱,当等离 子体不发生偏转即匀速穿过时,有 qvB=qE,所以此时两极板间电势 差 U=Ed=Bdv,据闭合电路欧姆定律可得电流大小 I=
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(3)洛伦兹力与电场力的比较
对应力 内容 项目 性质 产生条件 大小 方向 做功情况 作用效果 磁场对在其中的运动的电 荷的作用力 v≠0 且 v 不与 B 平行 F=qvB(v⊥B) 满足左手定则 F⊥B、 F⊥v 任何情况下都不做功 只改变电荷运动的速度方 向,不改变速度大小 电场对放入其中的电荷的作用力 电场中无论电荷处于何种状态 F≠0 F=qE 正电荷受力方向与电场方向相同,负 电荷受力方向与电场方向相反 可能做正功、负功,也可能不做功 既可以改变电荷运动的速度大小,也 可以改变电荷运动的方向

洛伦兹力
电场力
特别提醒(1)只有相对于磁场运动的电荷才受洛伦兹力,相对磁场 静止的电荷不受洛伦兹力。 (2)电荷垂直于磁场运动时所受的洛伦兹力最大;电荷平行于磁场 运动时,不受洛伦兹力。
2.洛伦兹力与现代科技 (1)磁流体发电机 磁流体发电机的发电原理如图所示:将一束等离子体(即高温下 电离的气体,含有大量带正电和带负电的微粒,而从整体上来说呈 电中性)喷射入磁场,磁场中有两块金属板A、B,则高速射入的离子 在洛伦兹力的作用下向A、B两板聚集,使两板间产生电势差,若平 行金属板间距为d,匀强磁场的磁感应强度为B,等离子体流速为v,气 体从一侧面垂直磁场射入板间,不计气体电阻,外电路电阻为R,则可 求出两板间最大电压和可能达到的最大电流。
(2)原理:显像管应用了电子束磁偏转的道理。没有磁场时电子束 打在荧光屏的正中点,要使电子束按图示的方向偏转,偏转磁场应 垂直纸面向外(选填“向里”或“向外”)。 (3)扫描:在偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场,垂直纸 面水平方向上的磁场可使电子束上、下偏转,沿纸面竖直方向的磁 场使电子束左、右偏转。偏转磁场的强弱和方向都在不断变化,因 此电子束打在荧光屏上的光点便从上向下、从左向右不断地移动, 这种技术叫作扫描。 (4)偏转线圈:使电子束偏转的磁场是由两对线圈产生的叫作偏转 线圈。
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(2)霍尔效应 如图所示,厚度为 h,宽度为 d 的金属导体板放在垂直于它的磁 感应强度为 B 的匀强磁场中。当电流按如图方向通过导体板时,在 导体板的上侧面 A 和下侧面 A'之间会产生电势差,这种现象称为霍 尔效应。实验表明,当磁场不太强时,电势差 U、电流 I 和 B 的关系 为
������������ U=������ , 式中的比例系数������称为霍尔系数。 ������
霍尔效应可解释如下:外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集 在导体板的一侧,在导体板的另一侧会出现多余的正电荷,从而形成 横向电场。横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电场力。 当静电场力与洛伦兹力达到平衡时,导体板上下两侧面之间就会形 成稳定的电势差。由 U=������
1.洛伦兹力的大小和方向 (1)洛伦兹力:运动电荷在磁场中受到的力称为洛伦兹力。实际上 通电导线在磁场中受到的安培力就是洛伦兹力的宏观表现。 (2)洛伦兹力的方向:用左手定则来判断。伸开左手,使拇指与其 余四个手指垂直,并且都与手掌在同一平面内;让磁感线从手心进 入,并使四指指向正电荷运动的方向,这时拇指所指的方向就是运 动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向。
5 运动电荷在磁场中受到的力
1.经历实验探究洛伦兹力方向的过程,知道洛伦兹力的方向与电 荷的运动方向和磁感应强度的方向都垂直,会用左手定则判断洛伦 兹力的方向。 2.经历由安培力公式推导出洛伦兹力公式的过程,由此体会磁场 中通电导线所受的安培力实际上是运动电荷所受洛伦兹力的宏观 表现。会计算洛伦兹力的大小。 3.知道电视显像管的基本构造以及它工作的基本原理。
③由于洛伦兹力的方向总是跟运动电荷的速度方向垂直,所以
洛伦兹力对运动电荷不做功,洛伦兹力只能改变电荷速度的方向,不 能改变速度的大小。 (2)洛伦兹力大小的理解
推导:如图所示,直导线长 L,电流为 I,导线中运动电荷数为 n,截 面积为 S,电荷的电荷量为 q,运动速度为 v,则 安培力 F=ILB=nF 洛 所以洛伦兹力 F 洛=