《电荷》PPT教学课件1
合集下载
人教版高中物理必修三 《电荷》课件
从中你得出 了什么结论?
检验物体是否带电的两种方法
(1)带电体直接接触导体棒时, 导体棒和两片金属箔带了与带电体 同种的电荷,金属箔张开; (2)当带电体靠近导体棒上端并 不与其接触时,因静电感应,导体 棒上端带了与带电体不同种的电荷, 两片金属箔带了与带电体同种的电 荷,金属箔张开。
检验电荷的 种类???
检验物体是否带电的两种方法
(1)带电体直接接触导体棒时, 导体棒和两片金属箔带了与带电体 同种的电荷,金属箔张开; (2)当带电体靠近导体棒上端并 不与其接触时,因静电感应,导体 棒上端带了与带电体不同种的电荷, 两片金属箔带了与带电体同种的电 荷,金属箔张开。
先使金属箔带上某 种已知电荷,再将 待测电体靠近验电 器的导体棒上端, 根据金属箔张角的 增减判断带电体电
电荷
3、电荷量:电荷的多少符号:Q或者 q单位:库仑,简称库,符号C。 4、摩擦起电的原因:原来电中性的 物体由于得到电子而带负电,失去电 子的物体则带正电。 5、自由电子:金属中原子的外层电 子往往会脱离原子核的束缚而在金属 中(自由运动)
摩擦可使物体带 电,那么还有其
他方法吗?
静电感应
当一个带电体靠近导体 时,由于电荷间相互吸 引或排斥,导体中的自 由电荷便会趋向或院里 带点体,使导体靠近带 电体的一端带异种电荷, 远离带电体的一端带同 种电荷,这种现象叫做 静电感应。
电荷守恒定律的理解与应用
1、物体带电的实质:使物体带电不是创造了电荷,使物体 不带电也不是消灭了电荷。物体带电的实质是电荷发生了 转移,也就是物体间电荷的重新分配。摩擦起电、感应起 电和接触起电,均遵守电荷守恒定律。 2、电荷守恒定律是由实验总结出来的,是自然界重要的基 本规律之一,既适用于静止电荷也适用于运动电荷,在宏 观领域和微观领域中均成立。
人教版高中物理必修三《电荷》PPT课件
堂堂清
1.[多选]关于元电荷的理解,下列说法正确的是( ) A.元电荷实际上是指电子和质子本身 B.电荷量e的数值最早是由美国科学家密立根用实验测得的 C.元电荷是最小的电荷单元,等于1 C D.物体所带的电荷量只能是元电荷的整数倍
2. 一带负电的金属小球放在潮湿的空气中,经过一段时间后,发现 该金属小球上的净电荷几乎不存在了,这说明( ) A.金属小球上原来的负电荷消失了 B.此过程中电荷不守恒 C.金属小球上的负电荷减少是由于潮湿的空气将电子导走了 D.该现象是由电子的转移引起的,仍遵守电荷守恒定律
比荷:比荷也称为荷质比,是电荷的电荷量q与其质量m的比值q/m 单位:C/kg
电子的比荷:电子的电荷量e与电子的质量me 之比,叫作电子的比荷,电子的质 量me =9.11×10 -31 kg。所以电子的比荷为:
例 (多选)关于元电荷,下列说法正确的是 (AD )
A.所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍 B.元电荷是最小的带电粒子,它带正电 C.元电荷是最小的带电粒子,它带负电 D.元电荷的数值最早是由美国物理学家密立根测出的
是同种电荷还是异种电荷?
二.起电方式
2.感应起电:
① 当一个带电体靠近导体时,由于电荷间相互吸引或排斥,导体中 的自由电荷便会趋向或远离带电体,使导体靠近带电体的一端带 异号电荷,远离带电体的一端带同号电荷。这种现象叫做静电感 应。
② 原理:电荷的转移
近异远同
二.起电方式
3.接触起电:
① 带电体与不带电导体接触或两个带相反电荷但所带电荷量不同的 导体相接触
——电荷的转移
二.起电方式
1.摩擦起电:
① 通过摩擦使两物体带等量的异种电荷。 ② 原理:电荷的转移 ③ 举例:用丝绸摩擦玻璃棒后,玻璃棒带正电荷
九年级物理电荷ppt课件
三、电荷在导体中的定向移动
1、电流的形成
取两个相同的验电器A和B,使A带电B不带电,用 带绝缘柄的金属棒把A和B连接起来,观察现象.
现象: A的金属箔片张角减小,B的金属箔张开.
原因: 上述现象说明:有电荷通过金属棒从验 电器A流动到B,使验电器B也带了电.即 金属杆上有了电荷的定向移动.
金属中有些电子可以移动,人们把这些
核外电子绕原子核高速运转.) (4). 什么叫元电荷?电荷量是多少? (电子所带的电荷叫元电荷,用e表示,1e=1.6×10-19 C) (5). 带电体的带电荷量有什么特点 ? (任何带电体所带电荷量都是e的整数倍.)
(6). 在通常情况下,原子为什么呈中性 ?
(在通常情况下,原子核所带正电荷与核外所有电子总共带 的负电荷在数量上相等,整个原子呈中性,对外不显带电性质.)
正电荷:被绸子摩擦过的玻璃棒所带的电荷
两种电荷
负电荷:被毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷
3、电荷间的相互作用规律:
同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引
练习: 1、甲、乙、丙三个带电物体。甲物体排斥 乙物体,乙物体吸引丙物体,如果丙物体
带正电。则甲物体带_ 负__电。
2、如图,将与毛皮摩擦过的橡胶棒去靠近 用细线悬挂着的通草小球。若小球被吸引, 那么小球带 正电或 不;带若电小球被排斥,那么 小球带 电。负
4.怎样检验物体是否带电—验电器
实验中用__验__电_器___来检
验电器一 验电器二
验物体是否带电,原理
是__同__种_电__荷__相_互__排__斥__。
(用带电体接触验电器的金属球,有一部分 电荷经金属球、金属杆、转移到两片金属箔 片上,使两片金属箔片带同种电荷相互排斥 而张开。箔片上带的电荷越多,张开的角度 越大。)
高中物理教学课件-必修三《电荷》
带电的实质:电子的得与失(电子的转移)
通常情况下,原子核所带正电荷数与核外所 有电子总共带的负电荷数相等,整个原子呈中性。 所以物体不带电,因为物体内存在等量正、负电 荷,在物体内中和,所以物体对外不显电性。但 物体内依然存在有电荷!
我们把物体或者物体局部存在不能被抵消的 正电荷或负电荷称为净电荷。可见,平常我们说 物体带电实质上是物体所带的净电荷!
金属的微观结构
1.金属中原子的外层电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由运动,这种电 子叫作自由电子(free electron); 2.失去自由电子的原子便成为带正电的离子(ion),它们在金属内部排列起来, 每个正离子都在自己的平衡位置附近振动而不移动。
3.金属导电原因
金属中有自由电子, 自由电子可自由穿梭。
导体一旦跟大地接触,大地才是远端。此时无论是导 体的哪一部分跟大地相连,导体都为近端,同时遵循 “近异远同”的原则。
起电方式
产生 条件
现象
三种起不同 绝缘体摩擦时
导体靠近带电体时
两物体带上 等量异种电荷
导体两端出现等量异种 电荷,且电性与原带电
体“近异远同”
接触起电
物理必修三第九章《静电场及其应用》
第一节 电荷
16世纪英国科学家吉尔伯特创造了英语中的“electricity” (电)这个词。
美国科学家富兰 克林发现雷电的性 质与摩擦产生的电 的性质完全相同, 并命名了正电荷和 负电荷。
电荷的种类
思考:你有办法得到正电荷和负电荷吗?
正电荷:用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷。 负电荷:用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷。
体,或从物体的一部分转移到另一部分,在转移的过程中,系统的电荷
总数保持不变。
通常情况下,原子核所带正电荷数与核外所 有电子总共带的负电荷数相等,整个原子呈中性。 所以物体不带电,因为物体内存在等量正、负电 荷,在物体内中和,所以物体对外不显电性。但 物体内依然存在有电荷!
我们把物体或者物体局部存在不能被抵消的 正电荷或负电荷称为净电荷。可见,平常我们说 物体带电实质上是物体所带的净电荷!
金属的微观结构
1.金属中原子的外层电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由运动,这种电 子叫作自由电子(free electron); 2.失去自由电子的原子便成为带正电的离子(ion),它们在金属内部排列起来, 每个正离子都在自己的平衡位置附近振动而不移动。
3.金属导电原因
金属中有自由电子, 自由电子可自由穿梭。
导体一旦跟大地接触,大地才是远端。此时无论是导 体的哪一部分跟大地相连,导体都为近端,同时遵循 “近异远同”的原则。
起电方式
产生 条件
现象
三种起不同 绝缘体摩擦时
导体靠近带电体时
两物体带上 等量异种电荷
导体两端出现等量异种 电荷,且电性与原带电
体“近异远同”
接触起电
物理必修三第九章《静电场及其应用》
第一节 电荷
16世纪英国科学家吉尔伯特创造了英语中的“electricity” (电)这个词。
美国科学家富兰 克林发现雷电的性 质与摩擦产生的电 的性质完全相同, 并命名了正电荷和 负电荷。
电荷的种类
思考:你有办法得到正电荷和负电荷吗?
正电荷:用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷。 负电荷:用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷。
体,或从物体的一部分转移到另一部分,在转移的过程中,系统的电荷
总数保持不变。
《电荷》PPT教学课件
感应出同种电荷(感应起电),两个金属箔
图5
片在斥力作用下张开,如图乙.
例4 如图6所示,用丝绸摩擦过的玻璃棒和验电器
的金属球接触,使验电器的金属箔片张开,关于这
一现象,下列说法正确的是
A.两片金属箔片上带异种电荷
B.两片金属箔片上均带负电荷
√C.金属箔片上有电子转移到玻璃棒上
图6
D.将玻璃棒移走,则金属箔片立即合在一起
②这时把A和B分开,然后移去C,金属箔片是否闭合? 答案 金属箔片仍张开,但张角变小;
③再让A和B接触,又会看到什么现象? 答案 A、B接触,金属箔片都闭合.
(2)带正电的物体A与不带电的物体B接触,使物体B 带上了什么电荷?在这个过程中电荷是如何转移的? 图2 答案 正电荷,在这个过程中,有电子从物体B转移到物体A.
三、电荷守恒定律
1.电荷守恒定律:电荷既不会 创生 ,也不会 消灭 ,它只能从一个物体 转移到 另一个物体 ,或者从物体的一部分转移到 另一部分 ;在转移过 程中,电荷的 总量 保持不变. 2.电荷守恒定律的另一表述是:一个与外界没有电荷交换的系统 , _电__荷__的__代__数__和___保持不变.
四、元电荷
1.元电荷:最小的电荷量,e= 1.60×10-19 C,由 密立根 测得.所有带 电体的电荷量都是e的 整数倍 . 2.比荷:带电粒子的 电荷量 与其 质量 的比值.
即学即用
1.判断下列说法的正误. (1)用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,是因为正电荷从丝绸转移到玻璃
棒上.( × ) (2)摩擦起电的过程是电子从一个物体转移到另一个物体的过程.( √ )
12345
4.(验电器)如图8所示,用起电机使金属球A带正电,将
A靠近验电器上的金属小球B,则
《电荷》PPT课件
16
解析 A、B开始都不带电,把C移近导体A时,由于静电感应,A、B中的自由 电子向左移动,使得A端积累负电荷,B端积累正电荷,所以两边的金属箔片都 张开,A正确;若此时先把A、B分开再移走C,因A、B已经绝缘,所带电荷量 不会变,金属箔片仍张开,B正确;但如果先移走C,A、B上的感应电荷会马上 中和,不再带电,所以金属箔片都不会张开,C错误;先把A、B分开,再移走C, A、B仍然带电,但重新让A、B接触后,A、B上的感应电荷完全中和,金属箔 片都不会张开,D错误。 答案 AB
第1节 电 荷
-.
1
物理观念
科学思维
科学探究
能用原子结构 1.通过实验,知道自然界中的两
知道元电荷、比荷、
核心素养
模型和电荷守 种电荷及其相互作用。
电荷量、静电感应
恒的知识分析 2.通过多种方式知道使物体带电
的概念。
带电现象。 的三种方法。
2
[观图助学]
知识点一 电荷及起电方式
正比
以上四个图,均发生了带电现象,物体带电是怎么回事?电荷有哪些特性?怎样 使物体带上电呢?
在电荷间相互作用下, 电子从一个物体转移到 另一个物体上
实质
电荷在物体之间或物体内部的转移
说明
无论哪种起电方式,发生转移的都是电子,正电荷不会发生转移
15
[试题案例] [例1] (多选)如图所示,A、B为相互接触并用绝缘支柱支持的金属导体,
起初都不带电,在它们的下部贴有金属箔片,C是带正电的小球,下 列说法正确的是( ) A.把C移近导体A时,A、B上的金属箔片都张开 B.把C移近导体A,先把A、B分开,然后移去C,A、B上的金属箔片 仍张开 C.把C移近导体A,先把C移走,再把A、B分开,A、B上的金属箔片 仍张开 D.把C移近导体A,先把A、B分开,再把C移走,最后重新让A、B接 触,A上的金属箔片张开,而B上的金属箔片闭合
解析 A、B开始都不带电,把C移近导体A时,由于静电感应,A、B中的自由 电子向左移动,使得A端积累负电荷,B端积累正电荷,所以两边的金属箔片都 张开,A正确;若此时先把A、B分开再移走C,因A、B已经绝缘,所带电荷量 不会变,金属箔片仍张开,B正确;但如果先移走C,A、B上的感应电荷会马上 中和,不再带电,所以金属箔片都不会张开,C错误;先把A、B分开,再移走C, A、B仍然带电,但重新让A、B接触后,A、B上的感应电荷完全中和,金属箔 片都不会张开,D错误。 答案 AB
第1节 电 荷
-.
1
物理观念
科学思维
科学探究
能用原子结构 1.通过实验,知道自然界中的两
知道元电荷、比荷、
核心素养
模型和电荷守 种电荷及其相互作用。
电荷量、静电感应
恒的知识分析 2.通过多种方式知道使物体带电
的概念。
带电现象。 的三种方法。
2
[观图助学]
知识点一 电荷及起电方式
正比
以上四个图,均发生了带电现象,物体带电是怎么回事?电荷有哪些特性?怎样 使物体带上电呢?
在电荷间相互作用下, 电子从一个物体转移到 另一个物体上
实质
电荷在物体之间或物体内部的转移
说明
无论哪种起电方式,发生转移的都是电子,正电荷不会发生转移
15
[试题案例] [例1] (多选)如图所示,A、B为相互接触并用绝缘支柱支持的金属导体,
起初都不带电,在它们的下部贴有金属箔片,C是带正电的小球,下 列说法正确的是( ) A.把C移近导体A时,A、B上的金属箔片都张开 B.把C移近导体A,先把A、B分开,然后移去C,A、B上的金属箔片 仍张开 C.把C移近导体A,先把C移走,再把A、B分开,A、B上的金属箔片 仍张开 D.把C移近导体A,先把A、B分开,再把C移走,最后重新让A、B接 触,A上的金属箔片张开,而B上的金属箔片闭合
电荷ppt课件
历史资料:1881年第1届电学大会
确定库仑(C)为电荷量的国际单
位,定义为1A恒定电流在1s时间
间隔内所传送的电荷量为1C.
物体为什么会带电呢?
质子(正电)
①原子的构成:
原子核(正电)
原子(电中性)
中子(中性)
电子(负电)
注:不同物质原子核对核外电子的束缚能力不同
原子核对核外电子束缚能力
强
得电子
带负电
C
D.M 在摩擦过程中失去 1.7×1010 个电子
课 堂 练 习
3、如图所示,将带正电的导体球C靠近不带电的导体。沿虚线将导体分成
A、B两部分,这两部分所带电荷量为 、 ,下面判断正确的是(B
A. = ,A带负电
B. = ,A带正电
C. > ,A带负电
D. > ,A带正电
)
课 堂 练 习
4.科学家在研究原子、原子核及基本粒子时,为了方便,常常用元电荷作为电荷量的单
位,关于元电荷,下列论述正确的是( BC )
A.把质子或电子叫元电荷
B.元电荷是一个电子所带电荷量的大小,没有正负之分
C.电子带有最小的负电荷,其电荷量的绝对值叫元电荷
D.物体所带的电荷量叫作元电荷
感谢观看
弱
失电子
带正电
3.原子的组成
原子核 和核外电子组成,原子核由带正电的____
质子 和不带
原子由______
负电 。通常原子内正、负电荷的数量相
电的中子
____组成,核外电子带____
同,故整个原子对外界表现为电中性。
二、三种起电方式
1.摩擦起电: 通过摩擦使物体带电的现象,叫摩擦起电。
①丝绸摩擦玻璃棒,玻璃棒带正电;
确定库仑(C)为电荷量的国际单
位,定义为1A恒定电流在1s时间
间隔内所传送的电荷量为1C.
物体为什么会带电呢?
质子(正电)
①原子的构成:
原子核(正电)
原子(电中性)
中子(中性)
电子(负电)
注:不同物质原子核对核外电子的束缚能力不同
原子核对核外电子束缚能力
强
得电子
带负电
C
D.M 在摩擦过程中失去 1.7×1010 个电子
课 堂 练 习
3、如图所示,将带正电的导体球C靠近不带电的导体。沿虚线将导体分成
A、B两部分,这两部分所带电荷量为 、 ,下面判断正确的是(B
A. = ,A带负电
B. = ,A带正电
C. > ,A带负电
D. > ,A带正电
)
课 堂 练 习
4.科学家在研究原子、原子核及基本粒子时,为了方便,常常用元电荷作为电荷量的单
位,关于元电荷,下列论述正确的是( BC )
A.把质子或电子叫元电荷
B.元电荷是一个电子所带电荷量的大小,没有正负之分
C.电子带有最小的负电荷,其电荷量的绝对值叫元电荷
D.物体所带的电荷量叫作元电荷
感谢观看
弱
失电子
带正电
3.原子的组成
原子核 和核外电子组成,原子核由带正电的____
质子 和不带
原子由______
负电 。通常原子内正、负电荷的数量相
电的中子
____组成,核外电子带____
同,故整个原子对外界表现为电中性。
二、三种起电方式
1.摩擦起电: 通过摩擦使物体带电的现象,叫摩擦起电。
①丝绸摩擦玻璃棒,玻璃棒带正电;
人教教材物理《电荷》课件详解1
3. 让A和B接触,金属箔就不再张开了,表 明他们不再带电了。
把电荷移近不带电的导体,可以 使导体带电的现象,叫做感应起电。
A、B所 带的电荷是等 量的,互相接 触时,等量的 正、负电荷发 生了中和。
5、电荷量
生活中,有时在触碰到电时会仅仅感觉到麻, 然而,碰到外面的高压时,会有电死人的情况。
——这是因为带电量的多少不同
小将变为( )
C
A.F/3 B.F C.3F D.9F
人 教 版 选 修 1 -1 高 二 物理 1 .1电 荷 库 仑 定律 教 学课 件(共 56张PP T)
人 教 版 选 修 1 -1 高 二 物理 1 .1电 荷 库 仑 定律 教 学课 件(共 56张PP T)
课堂练习
1. 有两个点电荷,所带电量的绝对值均为Q,从 其中一个电荷上取下△Q电量,并加在另一个电荷上,
玻璃棒和丝绸为什么会带电? 这种使物体带电的方法叫什么?
想一想
——摩擦起电
物体带电:使物体中的正负电荷分开的过程。 (不带电物体,正负电荷等量)
带正电:物体失去一些电子带正电。 带负电:物体得到一些电子带负电。
中和:等量异种电荷相互抵消的现象。
摩擦 起电
议一议
丝绸摩擦过的玻璃棒和用毛皮摩擦过的橡胶棒 都带电,它们有什么不同?
解:A、B球原先是引力,大小为:
F
k
q1q2 r2
7Q Q k r2
7Q 2 k r2
A、B球后来是斥力,大小为:
F k q1q2 k 2Q 2Q k 4Q2
r2
r2
r2
即F 4 F
7
所以A、B间的相互作用力减为原来的
4
。
7
课堂小结
高中物理教学课件-必修第三册《电荷》
9.1 电荷
问1:什么是电? 问2:如何检验? 问3:如何带电? 问4:带电的多少?
一、电荷:
公元前600年左右,希腊人泰勒斯发现毛皮摩擦 过的琥珀能吸引羽毛、头发等轻小物体;
我国西汉时期(公元1世纪)也有记载:经过摩 擦的琥珀能够吸引草芥一类的轻小物体.
16世纪,英国科学家吉尔伯特提出了电荷的概念 美国科学家富兰克林提出了正负电荷的概念。
e 1.76 1011 C/kg me
2. 感应起电
当一个带电体靠近导体时,由于电荷间的相互吸引或 排斥,导体中的自由电荷就会趋向或远离带电体,使导 体靠近带电体的一端带异种电荷 ,而远离带电体的一端 带同种电荷,这种现象叫静电感应。
感应起电:利用静电感应使物体带电,叫做感应起电.
规律:近异远同
静电感应微观解释
金属导体
静电感应
感应起电
名为正电荷,将毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电命名为负电荷,下面说
法正确的是
D
A.玻璃棒经过与丝绸摩擦带正电,说明正电荷是在摩擦
过程新生成的
B.摩擦过的琥珀能吸引小物体,说明小物体一定带异种电荷
C.毛皮摩擦过的硬橡胶棒带负电,因此跟它接触的毛皮也是带负电的
D.不管是摩擦的玻璃棒还是橡胶棒,带电原因都是电子在不同物体上转移
三种起电方式总结
方式 摩擦起电
现象
摩擦使物体 带电的现象
规律
等量的异种 电荷
实质 电子的得失
接触起电
接触使物体 带电的现象
相同金属球平分 总电量
电荷的转移
感应起电
不带电导体在靠近 带电体时,近端带 异种电荷,远端带同 种电荷的现象
等量的异种电 荷
电荷的重新分布
电荷守恒定律:
问1:什么是电? 问2:如何检验? 问3:如何带电? 问4:带电的多少?
一、电荷:
公元前600年左右,希腊人泰勒斯发现毛皮摩擦 过的琥珀能吸引羽毛、头发等轻小物体;
我国西汉时期(公元1世纪)也有记载:经过摩 擦的琥珀能够吸引草芥一类的轻小物体.
16世纪,英国科学家吉尔伯特提出了电荷的概念 美国科学家富兰克林提出了正负电荷的概念。
e 1.76 1011 C/kg me
2. 感应起电
当一个带电体靠近导体时,由于电荷间的相互吸引或 排斥,导体中的自由电荷就会趋向或远离带电体,使导 体靠近带电体的一端带异种电荷 ,而远离带电体的一端 带同种电荷,这种现象叫静电感应。
感应起电:利用静电感应使物体带电,叫做感应起电.
规律:近异远同
静电感应微观解释
金属导体
静电感应
感应起电
名为正电荷,将毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电命名为负电荷,下面说
法正确的是
D
A.玻璃棒经过与丝绸摩擦带正电,说明正电荷是在摩擦
过程新生成的
B.摩擦过的琥珀能吸引小物体,说明小物体一定带异种电荷
C.毛皮摩擦过的硬橡胶棒带负电,因此跟它接触的毛皮也是带负电的
D.不管是摩擦的玻璃棒还是橡胶棒,带电原因都是电子在不同物体上转移
三种起电方式总结
方式 摩擦起电
现象
摩擦使物体 带电的现象
规律
等量的异种 电荷
实质 电子的得失
接触起电
接触使物体 带电的现象
相同金属球平分 总电量
电荷的转移
感应起电
不带电导体在靠近 带电体时,近端带 异种电荷,远端带同 种电荷的现象
等量的异种电 荷
电荷的重新分布
电荷守恒定律:
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
考点二 洛伦兹力与静电力的比较
这两种力是带电粒子在两种不同的场中受到的力,反映了 磁场和电场都有力的性质,但这两种力的区别也是十分明显的.
洛伦兹力
静电力
力的 运动电荷在磁场中受到 电场对放入其中电荷
概念 的力
的作用力
产生 条件
磁场对静止电荷、平行 磁场方向运动的电荷无 作用力
电场对无论静止还是 沿任何方向运动的电 荷都有作用力
速度,根据做功的条件可以推断:洛伦兹力对运动电荷 不 做功.
5.电视显像管的工作原理 电视显像管应用了电子束 磁偏转 的道理. 显像管中有一个 阴极 ,工作时它能发射 电子 ,荧 光屏被电子束撞击就能发光.在偏转区的 水平 方向和 竖直 方向都有偏转磁场,其 方向、强弱 都在不断地
变化.
目前,电视机已走进了家家户户,给人们的生活带来了巨 大的变化.足不出户便可欣赏到千里之外奥运赛事的精彩直播! 电视机正在播放节目时,不能将磁铁靠近荧光屏!你知道这是 为什么吗?
3.霍尔效应 如图所示,厚度为 h,宽度为 d 的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=kIdB,式中的比例系数 k 称为霍尔系数.
3.由安培力公式推导洛伦兹力公式 设导体单位体积内自由电荷数为 n,自由电荷的电荷量为 q, 定向移动的速度为 v,设长度为 L 的导线中的自由电荷在 t 秒内 全部通过面积为 S 的截面 A,如图所示,设通过的电荷量为 Q, 有 Q=nqSL=nqS·vt,导线与磁场垂直.
又因为 I=Qt ,F 安=BIL, 故 F 安=BQt L=BnqSt vt·L=Bqv·SnL, 洛伦兹力 F 洛=SFn安L,故 F 洛=qvB.
兹力的方向.
3.洛伦兹力的大小
(1)公式:F=
qvBsinθ .
式中 θ 为 v 与 B 的夹角.
(2)特殊情况 ①当 θ=90°即 v⊥B 时,F= qvB . ②当 θ= 0°或 180°,即 v∥B 时,F=0
即 v 与 B 平行时,运动电荷不受洛伦兹力.
4.洛伦兹力不做功 洛伦兹力的方向既 垂直 于磁场,又 垂直 于电荷运动的
带电粒子的速度满足 v=BE,即使电性不同,比荷不同,也可沿 直线穿出右侧的小孔 S2,而其他速度的粒子要么上偏,要么下 偏,无法穿出 S2.因此利用这个装置可以达到选择某一速度带电 粒子的目的,故称为速度选择器.
2.磁流体发电机 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,从整体上来说是呈电中性)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,则两板间可能达到的最大电压和最大电流为多少?
如图所示的带电粒子进入磁场时所受洛伦兹力的方向垂直 纸面向外的是( B )
解析:正电荷运动的方向向上,根据左手定则可得,洛伦兹 力的方向垂直纸面向里,故 A 错误;负电荷运动的方向向左上方, 根据左手定则可得,洛伦兹力的方向垂直纸面向外,故 B 正确; 正电荷运动的方向向右,根据左手定则可得,洛伦兹力的方向向 上,故 C 错误;负电荷运动的方向向左下方,根据左手定则可得, 洛伦兹力的方向垂直于速度方向指向右下方,故 D 错误;所以 B 正确,A、C、D 错误.
提示:由于电视机的显像管是利用磁场对电子束偏转原理 工作的,如果将磁铁靠近荧光屏,会影响电子束的偏转方向, 进而使得图像变形或变色.
考点一 洛伦兹力的方向和大小
1.洛伦兹力的方向 (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. (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 F 洛⊥B,F 洛⊥v,即 F 洛垂直于 B 和 v 两者决定的 平面.即洛伦兹力方向一定垂直于磁感应强度 B 和速度 v 的方 向,但速度 v 的方向和磁感应强度 B 不一定垂直.
【答案】 (1)匀速直线运动 (2)匀速直线运动
总结提能 题目所叙述的模型是速度选择器模型,速度选择 器是洛伦兹力在现代科技应用的基础,因此请同学们一定要掌 握,具体注意以下几点:(1)只要带电粒子(不计重力)所受静电力 和洛伦兹力相反,且 v=BE,则粒子在磁场中一定做匀速直线运 动,这一结论与粒子所带电荷的正、负及电荷量的多少无关.(2) 要使静电力与洛伦兹力的方向始终相反,可将 v、E、B 三者中 任意两个量的方向同时改变,但不能同时改变三个量的方向或 只改变其中一个量的方向,否则将破坏其速度选择功能.(3)在 例 2 中,若粒子从右侧射入,则不可能做匀速直线运动,说明 速度选择器不仅选择速度的大小,而且还能选择速度方向.第一章 Nhomakorabea磁场
2 磁场对运动电荷的作用力
01课前自主学习 03课堂效果检测
02课堂考点演练 课时作业
1.洛伦兹力 (1)定义:磁场对
运动电荷
的作用力.
(2)与安培力的关系:安培力是大量运动电荷受到洛伦兹力 的 宏观 表现.
太阳发射出的带电粒子以 300~1 000 km/s 的速度扫过太阳 系,形成“太阳风”(如图所示).这种巨大的辐射经过地球时, 为什么不能直射地球?
提示:因为地球周围存在着磁场,宇宙空间的带电粒子在 经过地球磁场时,由于受到洛伦兹力的作用而发生偏转,故不 能直射向地球.
2.洛伦兹力的方向
用左手定则来判断:伸开左手,使拇指与其余四根手指垂
直,并且都与手掌在同一平面内;让 磁感线 从掌心进入,
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
考点三 洛伦兹力与现代科技
1.速度选择器 如图所示,D1 和 D2 是两个平行金属板,分别连在电源的两 极上,其间有一电场强度为 E 的电场,同时在此空间加有垂直 于电场方向的磁场,磁感应强度为 B.S1、S2 为两个小孔,且 S1 与 S2 连线方向与金属板平行.速度沿 S1、S2 连线方向从 S1 飞入 的带电粒子只有做直线运动才可以从 S2 飞出.因此能从 S2 飞出 的带电粒子所受的电场力与洛伦兹力平衡,即 qE=qvB.故只要
(1)若质子以速度 v0 从两板的正中央垂直于电场方向和磁场 方向射入时,质子将做什么运动?
(2)若电子以速度 v0 从两板的正中央垂直于电场方向和磁场 方向射入时,电子将做什么运动?
α 粒子带正电,同时受到静电力和洛伦兹力,且方向相反.α 粒子恰好能沿直线匀速运动,说明受到的合力一定为零,即 F 电 =F 洛.
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=kIdB可得 B=UkId,这 也是一种测量磁感应强度 B 的方法.
【解析】 设 α 粒子的质量为 m,带电荷量为 q,匀强电场 的场强为 E,匀强磁场的磁感应强度为 B.α 粒子以速度 v0 垂直射 入互相正交的匀强电场和匀强磁场中时,因为 α 粒子带正电,则 所受静电力方向向下,大小为 qE;所受洛伦兹力方向向上,大 小为 qv0B.因 α 粒子沿直线匀速通过,所以必有 qE=qv0B,v0= EB,即只要带电粒子的速度满足 v0=BE,粒子就能够匀速的穿过 该场,而与粒子的质量,电荷量无关.如果粒子是带负电的,则 静电力方向向上,洛伦兹力方向向下,上述结论仍然成立.
2.洛伦兹力与安培力的关系 (1)洛伦兹力是单个运动电荷在磁场中受到的力,安培力是 导体中所有定向移动的自由电荷受到的洛伦兹力的宏观表 现.而洛伦兹力是安培力的微观本质. (2)尽管安培力是自由电荷定向移动时受到的洛伦兹力的宏 观表现,但也不能认为安培力就简单地等于所有定向移动电荷 所受洛伦兹力的和. (3)洛伦兹力恒不做功,但安培力却可以做功. 可见安培力与洛伦兹力既有紧密相关、不可分割的必然联 系,也有显著的区别.
【例 1】 在如图所示的各图中,匀强磁场的磁感应强度均 为 B,带电粒子的速率均为 v,带电荷量均为 q.试求出图中带电 粒子所受洛伦兹力的大小,并指出洛伦兹力的方向.
应用左手定则判断洛伦兹力方向,根据公式 F=qv⊥B 求洛 伦兹力大小.
【解析】 (1)因 v⊥B,所以 F=qvB,方向与 v 垂直指向 左上方.
①方向由电荷正负、磁 ①方向由电荷正负、
场方向以及电荷运动方 电场方向决定
向决定,关系遵循左手 ②正电荷受力方向与
方向
定则
电场方向一致,负电
②方向一定垂直于磁场 荷受力方向与电场方
方向以及电荷运动方向 向相反
当 v⊥B 时,F=qvB
当 v∥B 时,F=0
大小
F=Eq
当 v 与 B 夹角为 θ 时,
F=qvBsinθ
该力与电荷运动方向 由于不做功,故洛伦兹
可能成任意夹角,因 作用 力只改变电荷运动速度
此它既可改变速度大 效果 的方向,不改变速度的
小,又可改变速度方 大小
向
注意 ①B=0,F=0; F=0,B 不一定为零
事项 ②电荷正负
①E=0,F=0; F=0,E=0 ②电荷正负
(1)电荷运动速度 v 的方向和磁感应强度 B 不一定垂直,但 洛伦兹力方向一定垂直于磁感应强度 B 方向和速度 v 方向.
解析:如果 E 竖直向上,B 垂直纸面向外,电子沿图中方向 射入后,电场力向下,洛伦兹力向上,二力可能平衡,电子可能 沿直线通过 E、B 共存区域,故 A 对,同理 B 不对;如果 E、B 沿水平方向且与电子运动方向相同,电子不受洛伦兹力作用,但 电子受到与 E 反方向的电场力作用,电子做匀减速直线运动,也 不偏转,故 C 对;如果 E、B 沿水平方向,且与电子运动方向相 反,电子仍不受洛伦兹力,电场力与 E 反向,即与速度同方向, 故电子做匀加速直线运动,也不偏转,故 D 对.