15.4运动电荷在磁场中受到的力
运动电荷在磁场中受到的力
若有一段长度为L的通电导线，横截面积 为S，单位体积中含有的自由电荷数为n，每个 自由电荷的电量为q，定向移动的平均速率为 v，将这段导线垂直于磁场方向放入磁感应强 度为B的匀强磁场中。 [推导] 这段导体所受的安培力： F=BIL I的微观表达式：I=nqsv 这段导体中含有的自由电荷数：
若有一段长度为L的通电导线，横截面积 为S，单位体积中含有的自由电荷数为n，每个 自由电荷的电量为q，定向移动的平均速率为 v，将这段导线垂直于磁场方向放入磁感应强 度为B的匀强磁场中。 [推导] 这段导体所受的安培力： F=BIL I的微观表达式：I=nqsv 这段导体中含有的自由电荷数：N=nLs
F洛 qvB (v⊥B）
特例:
F洛 0
(v∥B）
[课堂练习]
电子的速率v=3.0×106m/s，沿着
与磁场垂直的方向射入B=0.10T的匀强
磁场中，它受到的洛伦兹力是多大？
[课堂练习]
电子的速率v=3.0×106m/s，沿着
与磁场垂直的方向射入B=0.10T的匀强
磁场中，它受到的洛伦兹力是多大？
4.8×10-14N
[课堂练习]
来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直
的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子
在进入地球周围的空间时，将( )
A. 竖直向下沿直线射向地面
B. 相对于预定地面向东偏转ຫໍສະໝຸດ C. 相对于预定点稍向西偏转
D. 相对于预定点稍向北偏转
v
[课堂练习]
来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直
F安 BIL nqvSLB f qvB nLS nLS nLS
电荷量为q的粒子以速度v运动时，如果速 度方向与磁感应强度方向垂直，那么粒子所受 的洛伦兹力为： F qvB (v垂直B）
运动电荷在磁场中受到的力
运动电荷在磁场中受到的力引言在物理学中，磁场是一种存在于空间中的特殊力场。
而电荷是产生磁场或受到磁场力作用的重要物理量。
当一个电荷在磁场中运动时，它会受到一个力的作用，这就是运动电荷在磁场中受到的力。
本文将详细讨论运动电荷在磁场中受到的力的性质、计算方法等内容。
磁场和磁场力磁场是由具有磁性的物质产生的。
磁场的特点是有方向和强度。
磁场的单位是特斯拉（Tesla），常用符号为T。
常见的磁场来源有恒定磁场和交变磁场。
磁场力是指磁场对电荷或电流产生的力。
在运动电荷场景中，所受力的大小与电荷的速度、磁场强度以及电荷的运动方向有关。
根据洛伦兹力定律，运动电荷在磁场中所受到的力可以用如下公式表示：[ = q( ) ]其中，F为电荷所受到的力，q为电荷量，v为电荷的速度，B为磁场强度。
运动电荷在磁场中受到的力的性质我们可以从公式中看出，运动电荷在磁场中受到的力具有以下几个性质：1. 没有静止电荷的力根据洛伦兹力定律，只有当电荷具有速度时，才会受到磁场力的作用。
当电荷静止时，磁场对它没有任何影响。
2. 力的方向垂直于速度和磁场强度方向根据公式中的向量积，我们可以看出电荷所受到的力方向与电荷的速度方向和磁场强度方向都垂直。
具体而言，力的方向遵循右手定则，即将右手的食指指向电荷的运动方向，中指指向磁场方向，则拇指指向力的方向。
3. 力的大小与速度、电荷量、磁场强度相关根据公式，我们可以看出电荷所受到的力大小与电荷的速度、电荷量以及磁场强度都有关系。
当速度、电荷量或磁场强度增大时，力也会增大。
而当速度、电荷量或磁场强度减小时，力也会减小。
4. 力不会改变电荷的动能在运动电荷受到磁场力作用时，它的动能不会发生改变。
这是因为磁场力的方向始终垂直于速度方向，所以它只会改变电荷的运动方向而不会改变电荷的速度大小。
运动电荷在磁场中受到的力的计算方法为了计算运动电荷在磁场中受到的力，我们需要知道电荷的速度、电荷量和磁场强度。
根据洛伦兹力定律公式，我们可以按照以下步骤进行计算：1. 确定电荷的速度首先，我们需要确定电荷的速度。
运动电荷在磁场中受到的力 说课稿 教案
运动电荷在磁场中受到的力一、教材分析洛仑兹力的方向是重点，实验结合理论探究洛仑兹力方向，再由安培力的表达式推导出洛仑兹力的表达式的过程是培养学生逻辑思维能力的好机会，一定要让全体学生都参与这一过程。
二、教学目标：（一）知识与技能1、理解洛伦兹力对粒子不做功.2、理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度的方向垂直时，粒子在匀磁场中做匀速圆周运动.3、会推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径、周期公式，并会用它们解答有关问题. 知道质谱仪的工作原理。
4、知道回旋加速器的基本构造、工作原理、及用途。
（二）过程与方法通过综合运用力学知识、电磁学知识解决带电粒子在复合场（电场、磁场）中的问题.培养学生的分析推理能力.（三）情感态度与价值观通过对本节的学习，充分了解科技的巨大威力，体会科技的创新历程。
三、教学重点难点重点：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径和周期公式，并能用来分析有关问题.难点：1.粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动.四、学情分析本节是安培力的延续，又是后面学习带电体在磁场中运动的基础，还是力学分析中重要的一部分。
学好本节，对以后力学综合中涉及洛伦兹力的分析，对利用功能关系解力学问题，有很大的帮助。
五、教学方法实验观察法、逻辑推理法、讲解法六、课前准备1、学生的准备：认真预习课本及学案内容2、教师的准备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案演示实验七、课时安排：1课时八、教学过程（一）预习检查、总结疑惑（二）情景引入、展示目标前面我们学习了磁场对电流的作用力，下面思考两个问题：（1）如图，判定安培力的方向若已知上图中：B=4.0×10-2T，导线长L=10 cm，I=1 A。
求：导线所受的安培力大小？（2）电流是如何形成的？电荷的定向移动形成电流。
磁场对电流有力的作用，电流是由电荷的定向移动形成的，大家会想到什么？这个力可能是作用在运动电荷上的，而安培力是作用在运动电荷上的力的宏观表现。
运动电荷在磁场中受到的力——洛伦兹力
考点3 运动电荷在磁场中受到的力—洛伦兹力1.洛伦兹力运动电荷在磁场中受到的力叫做洛伦兹力.2.洛伦兹力的方向(1)判定方法左手定则：掌心——磁感线垂直穿入掌心；四指——指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向；拇指——指向洛伦兹力的方向.(2)方向特点：F⊥B，F⊥v，即F垂直于B和v决定的平面(注意：洛伦兹力不做功).3.洛伦兹力的大小(1)v∥B时，洛伦兹力F＝0.(θ＝0°或180°)(2)v⊥B时，洛伦兹力F＝qvB.(θ＝90°)(3)v＝0时，洛伦兹力F＝0.1.关于电场力与洛伦兹力，以下说法正确的是()A.电荷只要处在电场中，就会受到电场力，而电荷静止在磁场中，也可能受到洛伦兹力B.电场力对在电场中的电荷一定会做功，而洛伦兹力对在磁场中的电荷却不会做功C.电场力与洛伦兹力一样，受力方向都在电场线和磁感线上D.只有运动的电荷在磁场中才会受到洛伦兹力的作用2.下列各图中，运动电荷的速度方向、磁感应强度方向和电荷的受力方向之间的关系正确的是()3.如下图所示是磁感应强度B、正电荷速度v和磁场对电荷的作用力F三者方向的相互关系图(其中B、F、v两两垂直)．其中正确的是()4.下列关于洛伦兹力的说法中，正确的是()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、方向均不变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.粒子在只受到洛伦兹力作用下运动的动能、速度均不变5.带电粒子(重力不计)穿过饱和蒸汽时，在它走过的路径上饱和蒸汽便凝成小液滴，从而显示了粒子的径迹，这是云室的原理，如图所示是云室的拍摄照片，云室中加了垂直于照片向外的匀强磁场，图中oa、ob、oc、od是从o点发出的四种粒子的径迹，下列说法中正确的是()A．四种粒子都带正电B．四种粒子都带负电C．打到a、b点的粒子带正电D．打到c、d点的粒子带正电6.如图所示是电子射线管示意图.接通电源后，电子射线由阴极沿x轴正方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线.要使荧光屏上的亮线向下(z轴负方向)偏转，下列措施可采用的是()A.加一磁场，磁场方向沿z轴负方向B.加一磁场，磁场方向沿y轴正方向C.加一磁场，磁场方向沿x轴正方向D.加一磁场，磁场方向沿y轴负方向7.如图所示，一束电子流沿管的轴线进入螺线管，忽略重力，电子在管内的运动应该是()A．当从a端通入电流时，电子做匀加速直线运动B．当从b端通入电流时，电子做匀加速直线运动C．不管从哪端通入电流，电子都做匀速直线运动D．不管从哪端通入电流，电子都做匀速圆周运动8.(多选)如图为一“滤速器”装置的示意图．a、b为水平放置的平行金属板，一束具有各种不同速率的电子沿水平方向经小孔O进入a、b两板之间．为了选取具有某种特定速率的电子，可在a、b间加上电压，并沿垂直于纸面的方向加一匀强磁场，使所选电子仍能够沿水平直线OO′运动，由O′射出．不计重力作用．可能达到上述目的的办法是()A.使a板电势高于b板，磁场方向垂直纸面向里B.使a板电势低于b板，磁场方向垂直纸面向里C.使a板电势高于b板，磁场方向垂直纸面向外D.使a板电势低于b板，磁场方向垂直纸面向外9.(多选)在方向如图所示的匀强电场(场强为E)和匀强磁场(磁感应强度为B)共存的场区中，一电子沿垂直电场线和磁感线的方向以速度v0射入场区，设电子射出场区时的速度为v，则()A．若v0>E/B，电子沿轨迹I运动，射出场区时，速度v>v0B．若v0>E/B，电子沿轨迹Ⅱ运动，射出场区时，速度v<v0C．若v0<E/B，电子沿轨迹Ⅰ运动，射出场区时，速度v>v0D．若v0<E/B，电子沿轨迹Ⅱ运动，射出场区时，速度v<v010.带电油滴以水平速度v0垂直进入磁场，恰做匀速直线运动，如图3－5－12所示，若油滴质量为m，磁感应强度为B，则下述说法正确的是()A．油滴必带正电荷，电荷量为2mg/v0BB．油滴必带负电荷，比荷q/m＝g/v0BC．油滴必带正电荷，电荷量为mg/v0BD．油滴带什么电荷都可以，只要满足q＝mg/v0B11.(多选)如图所示，用丝线吊一个质量为m的带电(绝缘)小球处于匀强磁场中，空气阻力不计，当小球分别从等高的A点和B点向最低点O运动且两次经过O点时()A．小球的动能相同B．丝线所受的拉力相同C．小球所受的洛伦兹力相同D．小球的向心加速度相同12. (多选)如图所示，一个带正电荷的小球沿水平光滑绝缘的桌面向右运动，飞离桌子边缘A ，最后落到地板上．设有磁场时飞行时间为t 1，水平射程为x 1，着地速度大小为v 1；若撤去磁场，其余条件不变时，小球飞行时间为t 2，水平射程为x 2，着地速度大小为v 2.则下列结论正确的是( )A ．x 1＞x 2B ．t 1＞t 2C ．v 1＞v 2D ．v 1和v 2相同13. （多选）如图所示，a 为带正电的小物块，b 是一不带电的绝缘物块(设a 、b 间无电荷转移)，a 、b 叠放于粗糙的水平地面上，地面上方有垂直纸面向里的匀强磁场，现用水平恒力F 拉b 物块，使a 、b 一起无相对滑动地向左加速运动，在加速运动阶段( )A ．a 、b 一起运动的加速度减小B ．a 、b 一起运动的加速度增大C ．a 、b 物块间的摩擦力减小D ．a 、b 物块间的摩擦力增大14. 如图所示，表面粗糙的斜面固定于地面上，并处于方向垂直纸面向外、强度为B 的匀强磁场中．质量为m 、带电荷量为＋Q 的小滑块从斜面顶端由静止下滑．在滑块下滑的过程中，下列判断正确的是( )A ． 滑块受到的摩擦力不变B ． 滑块到达地面时的动能与B 的大小无关C ． 滑块受到的洛伦兹力方向垂直斜面向下D ． B 很大时，滑块可能静止于斜面上15. (多选)质量为m 、带电荷量为q 的小物块，从倾角为θ的光滑绝缘斜面上由静止下滑，整个斜面置于方向水平向里的匀强磁场中，磁感应强度为B ，如图所示．若带电小物块下滑后某时刻对斜面的作用力恰好为零，下列说法中正确的是( )A ． 小物块一定带正电荷B ． 小物块在斜面上运动时做匀加速直线运动C ． 小物块在斜面上运动时做加速度增大，而速度也增大的变加速直线运动D ． 小物块在斜面上下滑过程中，当小物块对斜面压力为零时的速率为mg cos θBq16、如图所示，套在足够长的绝缘粗糙直棒上的带正电小球，其质量为m ，带电荷量为q ，小球可在棒上滑动，现将此棒竖直放入沿水平方向的且互相垂直的匀强磁场和匀强电场中．设小球电荷量不变，小球由棒的下端以某一速度上滑的过程中一定有( )A. 小球加速度一直减小B. 小球的速度先减小，直到最后匀速C. 杆对小球的弹力一直减小D. 小球受到的洛伦兹力一直减小17、(多选)在一绝缘、粗糙且足够长的水平管道中有一带电量为q 、质量为m 的带电球体，管道半径略大于球体半径．整个管道处于磁感应强度为B 的水平匀强磁场中，磁感应强度方向与管道垂直．现给带电球体一个水平速度v ，则在整个运动过程中，带电球体克服摩擦力所做的功可能为( )A ．0 B.12m (mg qB )2 C.12mv 2 D.12mv 2－(mg qB )2] 18、(多选)如图所示，粗糙的足够长的竖直木杆上套有一个带电的小球，整个装置处在由水平匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场组成的足够大的复合场中，小球由静止开始下滑，在整个运动过程中小球的v －t 图象如图所示，其中错误的是( )19、(多选)如图所示，一个带正电荷的物块m ，由静止开始从斜面上A 点下滑，滑到水平面BC 上的D 点停下来．已知物块与斜面及水平面间的动摩擦因数相同，且不计物块经过B 处时的机械能损失．先在ABC 所在空间加竖直向下的匀强电场，第二次让物块m 从A 点由静止开始下滑，结果物块在水平面上的D ′点停下来．后又撤去电场，在ABC 所在空间加水平向里的匀强磁场，再次让物块m 从A 点由静止开始下滑，结果物块沿斜面滑下并在水平面上的D ″点停下来．则以下说法中正确的是( )A 、D ′点一定在D 点左侧B 、D ′点一定与D 点重合C 、D ″点一定在D 点右侧 D 、D ″点一定与D 点重合20、如图所示，在磁感应强度为B 的水平匀强磁场中，有一足够长的绝缘细棒OO ′在竖直面内垂直于磁场方向放置，细棒与水平面夹角为α.一质量为m 、带电荷量为＋q 的圆环A 套在OO ′棒上，圆环与棒间的动摩擦因数为μ，且μ<tan α.现让圆环A 由静止开始下滑，试问圆环在下滑过程中：(1) 圆环A 的最大加速度为多大？获得最大加速度时的速度为多大？(2) 圆环A 能够达到的最大速度为多大？21、(多选)如图所示，一根水平光滑的绝缘直槽轨连接一个竖直放置的半径为R ＝0.50m 的绝缘光滑槽轨，槽轨处在垂直纸面向外的匀强磁场中，磁感应强度B ＝0.50T.有一个质量m ＝0.10g ，带电量为q ＝＋1.6×10－3C 的小球在水平轨道上向右运动．若小球恰好能通过最高点，则下列说法正确的是( )A 、小球在最高点所受的合力为零B 、小球到达最高点时的机械能与小球在水平轨道上的机械能相等C 、如果设小球到达最高点的线速度是v ，则小球在最高点时式子mg ＋qvB ＝m v 2R 成立D 、如果重力加速度取10m/s 2，则小球的初速度v 0＝4.6m/s22、如图所示，一个绝缘且内壁光滑的环形细圆管，固定于竖直平面内，环的半径为R(比细管的内径大得多)，在圆管的最低点有一个直径略小于细管内径的带正电小球处于静止状态，小球的质量为m，带电荷量为q，重力加速度为g.空间存在一磁感应强度大小未知(不为零)，方向垂直于环形细圆管所在平面且向里的匀强磁场．某时刻，给小球一方向水平向右、大小为v0＝5gR的初速度，则以下判断正确的是()A、无论磁感应强度大小如何，获得初速度后的瞬间，小球在最低点一定受到管壁的弹力作用B、无论磁感应强度大小如何，小球一定能到达环形细圆管的最高点，且小球在最高点一定受到管壁的弹力作用C无论磁感应强度大小如何，小球一定能到达环形细圆管的最高点，且小球到达最高点时的速度大小都相同D、小球在环形细圆管的最低点运动到所能到达的最高点的过程中，水平方向分速度的大小一直减小23、(多选)如图所示，设空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，已知一粒子在重力、电场力和洛伦兹力作用下，从静止开始自A点沿曲线ACB运动，到达B点时速度为零，C点是运动的最低点，以下说法正确的是()A、这粒子必带正电荷B、A点和B点在同一高度C、粒子在C点时速度最大D、粒子到达B点后，将沿曲线返回A点。
运动电荷在磁场中受到的力 课件
5．洛伦兹力与电场力的比较
洛伦兹力
电场力
作用 条件
运动电荷的速度方向 带电粒子只要处在电 与B不平行时，运动 场中，就一定受到电 电荷才受到洛伦兹力 场力
大小 方向
F＝qvBsinθ，方向与 B垂直，与v垂直，用 左手定则判断
②F、B、v三者方向间关系：电荷运动方向和磁场方向间没有因果关系，两者关系是不确定 的．电荷运动方向和磁场方向确定洛伦兹力方向，F⊥B，F⊥v，即F垂直于B和v所决定的平面．
3．洛伦兹力的大小 (1)洛伦兹力大小的推导过程
①如图所示，设有一段长度为L的通电导线，垂直放入磁感应强度为B的匀强磁场中．若 导线中的电流为I，则该导线所受的安培力大小为F安＝ILB．
②若导线的横截面积为 S，单位体积内含有的自由电 荷数为 n，每个自由电荷的电荷量为 q，定向移动的速度为 v，则在时间 t 内通过截面的电荷量 Q＝nSvtq.由电流的定 义知 I＝Qt ＝nStvtq＝nSvq，这段导线内含有的自由电荷数 为 N＝nSL.
③整段导线所受的安培力 F 安可看成是作用在每个运 动电荷上的洛伦兹力 F 的合力，即 F 安＝NF，则每个自由
动，则在加速阶段，a 受到 b 施加的摩擦力方向及大小变化是 ( )
A．向左，变大
B．向左，变小
C．向左，不变
D．先向左后向右，先减小后增大
【答案】B
★重难点二：电视显像管的工作原理★
电视显像管的工作原理 1．结构
如图所示为电视显像管的原理示意图(俯视图)．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．
运动电荷在磁场中受到的力
运动电荷在磁场中受到的力运动电荷在磁场中受到的力是电磁学中一个重要的概念。
当一个电荷在磁场中运动时，它会受到一个垂直于运动方向和磁场方向的力，这个力被称为洛伦兹力。
本文将详细介绍洛伦兹力的计算公式、方向和大小等内容。
一、洛伦兹力的计算公式洛伦兹力是由磁场和电荷共同作用产生的，它可以用以下公式来计算：F = qvBsinθ其中，F表示洛伦兹力的大小；q表示电荷量；v表示电荷运动速度；B表示磁感应强度；θ表示电荷速度与磁场方向之间的夹角。
从公式可以看出，当电荷速度与磁场方向相垂直时，洛伦兹力最大；当二者平行时，洛伦兹力为零。
二、洛伦兹力的方向根据右手定则可以确定洛伦兹力的方向。
将右手握成拳头，让四指指向电荷运动方向，大拇指指向磁场方向，则大拇指所指的方向就是洛伦兹力的方向。
三、洛伦兹力的大小洛伦兹力的大小与电荷量、速度和磁场强度有关。
当电荷量或速度增加时，洛伦兹力也会相应增加；当磁场强度增加时，洛伦兹力也会增加。
需要注意的是，洛伦兹力只对运动电荷产生作用，静止电荷不受影响。
四、应用举例洛伦兹力在许多领域都有着广泛的应用。
以下是几个例子：1. 粒子加速器中：粒子在磁场中运动时，受到的洛伦兹力可以使它们加速或偏转，从而实现粒子束的控制和聚焦。
2. 电动机中：电动机中的导体在磁场中旋转时，受到的洛伦兹力可以产生扭矩，从而驱动机械运动。
3. 磁共振成像中：磁共振成像利用了核磁共振现象，在强磁场作用下对人体进行成像。
此时，人体内部水分子所带电荷会受到洛伦兹力作用而发生共振信号，从而实现成像。
总之，洛伦兹力是电磁学中一个重要的概念，它在许多领域都有着广泛的应用。
通过深入理解洛伦兹力的计算公式、方向和大小等内容，可以更好地理解和应用电磁学知识。
运动电荷在磁场中受到的力 课件
一、洛伦兹力：
1、定义：磁场对运动电荷的作用力叫做洛伦兹力
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 . 2、方向的判断：左手定则
伸开左手，使拇指与其余四指垂直，并且都 与手掌在同一个平面内；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 兹力的方向 。
先垂直纸面向里并逐渐减小，然后 垂直纸面向外并逐渐增大。
电视显像管
1. 原理 阳极发射电子，经过偏转线圈，偏转线圈产生的磁场和电子 运动方向垂直，电子受洛伦兹力作用发生偏转，偏转后打在 荧光屏上，使其发光。
2. 扫描 在偏转区的水平和竖直方向 都加有偏转磁场，其方向、 强弱都在不断变化，因此电 子束打在荧光屏上的点也在 不断移动，这在电视技术中 称为扫描。
于速度方向，即垂直于磁场和速度所组成的平面。
2、洛伦兹力对带电粒子运动的速度有什么样的影 响？
洛伦兹力只改变速度方向，不改变速度的大小。
3、洛伦兹力对带电粒子做的功是多少？
洛仑兹力对带电粒子永不做功。
洛伦兹力的特点：
（1）、洛伦兹力的方向既垂直于磁场方向， 又垂直于速度方向，即垂直于磁场和速度 所组成的平面。
二、应用 1、电视显像管的工作原理
主要构造:电子枪（阴极）、偏 转线圈、荧光屏等
【思考与讨论】 1．若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．若要使电子束打在Ｂ点，要使电子束打在荧光屏上的位置由Ｂ逐渐向Ａ点移 动，偏转磁场应该怎样变化？
➢ 大小关系：F安＝NF洛（N是导体中运动的电荷数）
例、当一带正电q的粒子以速度v沿螺线管中轴线进
运动电荷在磁场中受到的力
v
F洛
F洛
v
洛伦兹力的方向
实验结论：洛伦兹力的方向既 跟磁场方向垂直F⊥B，又跟电荷的 运动方向垂直F⊥v，故洛伦兹力的 方向总是垂直于磁感线和运动电荷 所在的平面，即：F安⊥Bv平面 伸开左手： 磁感线——垂直穿入手心 四指——
①指向正电荷的运动方向
②指向负电荷运动的反向 大拇指——
所受洛伦兹力的方向
A、匀加速运动
B、匀减速运动
C、匀速直线运动
D、在螺线管内来回往复运动
课堂练习
5、如图示，一带负电的小滑块从粗糙的斜面 顶端滑至底端时的速率为v；若加一个垂直纸 面向外的匀强磁场，并保证小滑块能滑至底
端，则它滑至底端时的速率将（ B ）
A、变大
B、变小
C、不变
D、条件不足，无法判断
1、通电导线在磁场中所受的安培力就是 洛伦兹力的宏观表现。
2、研究表明，洛伦兹力的大小与电荷的运 动方向及磁场的方向有关。
洛伦兹力的大小
如图所示，设有一段长度为L，横截面 积为S的导线，导线单位体积内含有的自由 电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，定 向移动速率为v，将这段通电导线垂直磁场 方向放入磁感应强度为B的磁场中。
小结：
磁场对运动电荷作用力：洛伦兹力 1、洛伦兹力的大小：
v∥B，F洛=0；v⊥B，F洛=qvB v与B成θ时，F洛=qvBsinθ
2、方向：
F洛⊥B F洛⊥v F洛⊥vB平面
3、做功情况：
洛子在磁场中所 受洛伦兹力的方向：
课堂练习
洛伦兹力的大小
安培力为F安=BIL 电流的微观表 达式为 I=nqsv 设导线中共有N个自由电子N=nsL
每个电子受的磁场力为F洛 = F安/N 故可得F洛=qvB
运动电荷在磁场中受到的力
运动电荷在磁场中受到的力当一个运动带电粒子进入磁场时，它会受到一个垂直于速度方向的力，这就是运动电荷在磁场中受到的力。
这个力被称为洛伦兹力，它的大小和方向由洛伦兹力定律决定。
洛伦兹力定律描述了运动电荷在磁场中受到的力的大小和方向。
根据洛伦兹力定律，洛伦兹力的大小等于电荷的电量乘以速度与磁场强度的乘积的绝对值，即F = qvBsinθ，其中F表示洛伦兹力，q表示电荷的电量，v表示电荷的速度，B表示磁场的磁感应强度，θ表示速度与磁场的夹角。
根据洛伦兹力定律可知，只有当电荷的速度与磁场的方向存在夹角时，电荷才会受到磁场的力。
当电荷的速度与磁场的方向平行或反平行时，洛伦兹力的大小为零，电荷不会受到磁场的力。
这是因为sinθ等于零或π，洛伦兹力的大小为零。
洛伦兹力的方向垂直于速度与磁场的平面，它遵循右手定则。
右手定则可以通过以下方式确定洛伦兹力的方向：用右手握住电荷的速度，让伸出的食指指向速度方向，中指指向磁场方向，那么拇指的方向就是洛伦兹力的方向。
洛伦兹力的大小与电荷的电量成正比，因此电量越大，受到的力也越大。
洛伦兹力的大小与速度的大小成正比，因此速度越大，受到的力也越大。
洛伦兹力的大小与磁场的磁感应强度成正比，因此磁场越强，受到的力也越大。
洛伦兹力对于电荷在磁场中的运动轨迹有着重要的影响。
当电荷的速度与磁场的方向垂直时，洛伦兹力使得电荷沿着磁场的方向做圆周运动。
当电荷的速度与磁场的方向平行或反平行时，洛伦兹力的大小为零，电荷沿直线运动。
运动电荷在磁场中受到的力在很多领域都有着广泛的应用。
例如，在粒子加速器中，利用磁场对带电粒子施加洛伦兹力，可以使粒子沿着特定轨道加速运动。
在磁共振成像中，利用磁场对带电粒子施加洛伦兹力，可以观察到物质的内部结构。
在电动机中，利用磁场对带电导体施加洛伦兹力，可以实现电能转化为机械能。
总结起来，运动电荷在磁场中受到的力由洛伦兹力定律描述。
洛伦兹力的大小等于电荷的电量乘以速度与磁场强度的乘积的绝对值，方向垂直于速度与磁场的平面。
《运动电荷在磁场中受到的力》ppt课件
...
无外加磁场时，阴极射线管中电子束的运动轨迹为直线
1/11/2020
...
外加蹄形磁铁时，阴极射线管中电子束运动轨迹发生弯曲 交换磁铁N、S极，电子束的偏转方向与之前相反 换用两个蹄形磁铁时，电子束的偏转角度增大
1/11/2020
一、洛伦兹力
...
1. 磁场对运动电荷有力的作用， 这个 力叫做洛仑兹力。 2. 洛伦兹力与安培力的关系： 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。
v
q U
4. 摆长为 L 的单摆在匀强磁场中摆动，摆.动. .中摆线始终
绷紧，若摆球带正电，电量为 q，质量为 m，磁感应强 度为 B，细绳与竖直方向的夹角为 α 。当小球从如图所 示的位置摆到最低处时，摆线上拉力 T 多大？
α
解析:摆球在运动中洛伦兹力不做功，由动能定.理. .得：
mgL( 1cosα ) = v=
二、洛伦兹力的方向 ─ 左手. . .定则
1. 伸开左手，使拇指与其余四指 垂直，并且都与手掌在同一平面 内，让磁感线垂直穿过手心，若 四指指向正电荷运动的方向，那 么拇指所指的方向就是正电荷所 受洛伦兹力的方向。
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。
解析：由动能定理：qU = 则质子所受洛伦慈力 F = qvB = qB = 6.4 × N 。
...
1. 关于安培力和洛伦兹力，下列说法正确的是( BD )
A. 安培力和洛伦兹力是性质完全不同的两种力 B. 安培力和洛伦兹力，其本质都是磁场对运动电荷的作用 力 C. 安培力和洛伦兹力，二者是等价的 D. 安培力对通电导体能做功，但洛伦兹力对运动电荷不能 做功
运动电荷在磁场中受到的力
演示：观察阴极射线（电子束）在磁场中的偏转
N
S
一、运动电荷在磁场中受到的力—— 洛伦兹力（Lorentz force）
·洛伦兹
（Hendrik Antoon Lorentz， 1853—1928），荷兰物理学家。 他在物理学上最重要的贡献是他的 电子论。1895年他提出了著名的 洛仑兹力公式。
三、洛伦兹力大小
S
使导线与磁场的方向垂直，即导线中电荷 定向运动的方向与磁场的方向垂直。
已知量：
n=单位体积内所含的自由电荷数
q=每个自由电荷的电荷量
L
v=电荷定向移动的平均速度
S=导线的横截面积
L=导线的长度（t 时间内电荷移动的距离）
n = 单位体积内所含的自由电荷数 q = 每个自由电荷的电荷量 v = 电荷定向移动的平均速度 S = 导线的横截面积 L = 导线的长度 探究以下四个问题：
·······
S L
若电荷不垂直射入磁场， 电荷受到的洛伦兹力大小又如何呢 ？
B∥ v
B⊥
v⊥
v
v∥
F洛 = qvB⊥ = qv⊥B = qvBsinθ
法正确的是：( D )
A. 运动电荷在磁感应强度不为零的地方，一定受到洛伦 兹力的作用；
B. 运动电荷在某处不受洛伦兹力的作用，则该处的磁感 应强度一定为零；
C. 洛伦兹力既不能改变带电子粒子的动能，也不能改变 带电粒子的加速度；
D. 洛伦兹力对带电粒子不做功。
洛伦兹力与电场力的比较：
洛伦兹力
电场力
作用对象
运动电荷
带电粒子
仅在运动电荷的速度方 产生条件 向与B不平行时，运动
电荷才受到洛伦兹力
运动电荷在磁场中受力
2
2
2
目前世界上最大的回 旋加速器在美国费米加速 实验室，环形管道的半径 为2公里。产生的高能粒子 能量为5000亿电子伏特。 世界第二大回旋加速器 在欧洲加速中心，加速器 分布在法国和瑞士两国的 边界，加速器在瑞士，储 能环在法国。产生的高能 粒子能量为280亿电子伏特。
国际粒子探测中心的粒子探测器
一、运动电荷在磁场中受力----洛伦兹力
由实验知电量 为 q 电荷在磁场中 受到的洛仑兹力：
fL qvB sin
v
B
各量均取SI制中的单位。 考虑方向，可以写成： fL qv B
fL qv B
v
方向: q>0
fL // v B
fL
v
B
q<0
fL // (v B )
v
v
v//
h
B
五、带电粒子在电场、磁场中的运动
1、质谱仪 同位素 用于同位素分析的仪器。
有相同的质子数和 电子数，但中子数不同 的元素。它们的化学性 质相同，无法用化学的 方向将它们分离开。
2、质谱仪的工作原理
- 以速度 v 置入 Fe 一带电量为 q 的粒子， 粒子受到电场和磁场 的共同作用。 当粒子速度 v 较小时， Fe> fL 粒子向左偏转 被左极板吸收。
3、回旋加速器
用于产生高能 粒子的装置，其结 构为金属双 D 形 盒，在其上加有磁 场和交变的电场。 将一粒子置于双 D 形盒的缝隙处，在 电场的作用下，进 入左半盒，
播放动画
由于金属具有静电 屏蔽作用，带电粒 子在磁场的作用下 作圆周运动，进入 缝隙后，电场极性 变换，粒子被反向 加速，
播放动画 进入右半盒，由于速度增加，轨道半径 也增加。然后又穿过缝隙，电场极性又 变换，粒子不断地被加速。
《运动电荷在磁场中受到的力》
《运动电荷在磁场中受到的力》教案编辑：苑继锋诸城一中一、教案背景：1、面向学生：诸城一中高二学生2、学科：高二物理3、课时：1课时4、学生课前准备：电子射线管、电源、蹄形磁铁、投影仪、小黑板、彩色水笔。
二、教学课题本节课可分三部分：首先通过观察演示实验，讨论洛伦兹力的方向，这一部分是学生的一个实验探究活动。
然后将安培力看作是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现，通过安培力公式导出洛伦兹力的公式，这一部分是学生的一个理论探究活动。
最后，研究带电粒子在磁场中的运动，这一部分是学生的一个理论分析和实验验证的探究活动。
教材的这种安排，符合了新课程标准，起到了承上启下的作用，使物理学习能连续进行；符合学生的发展的要求；体现了教材重视课堂教学中的师生互动，学生自觉参与活动和学生合作探究的新课程教学理念，对应的目标是：1、知识目标(1)知道什么是洛伦兹力。
知道电荷运动方向与磁场方向平行时，电荷受到的洛仑兹力等于零。
(2) 会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。
2、能力目标通过洛伦兹力大小的推导过程培养学生的分析推理能力，培养学生的迁移能力。
3、德育目标让学生认真体会科学研究最基本的思维方法：“推理—假设—实验验证”。
【教学重点】(1)利用左手定则会判断洛伦兹力的方向。
(2)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。
【教学难点】洛伦兹力方向的判断。
【教学方法】讲述法、分析推理法、讲练法。
在教学中以实验探究方法为主，辅之讲授法、演示法、讨论法等多种教学方法，教学中注重启发学生的思维，培养学生间协作精神，加强师生间的双向活动。
三、教材分析物理学体系中本章是经典电磁学理论的基本内容，而本节课是安培力的延续，又是后面学习带电体在磁场中运动的基础，反应磁场和运动电荷的相互作用，是学生后面了解现代科技回旋加速器，质谱仪，磁流体发电机等的基础，还是力、电、磁综合问题分析中重要的一部分。
15.4磁力
应用
1）电真空器件中的磁聚焦
电子枪发射出一束电子 这束电子动能几乎相同准直装置 保证各电子动量几乎平行于磁感线 • 磁聚焦原理
α 很小时
B
v // v0
v v0
2mv0 h v //T qB 发散角不太大的带电粒子束，各粒子的螺距h相等， R不相等
粒子 源A
接收 器 A’
二 、 磁场对载流导线的作用力 安培力
1.磁场对电流元Idl的作用力
洛伦兹力
f m evd B
vd
B
f m evd B sin
dF nevd SdlB sin
Idl
dl
fm
I
S
dF IdlB sin IdlB sin
I nevd S
③粒子运动速度方向任意
v // v0 cos
v
v v0 sin v0 v v //
v //
v0
B
h
带电粒子作螺旋运动
mv mv sin R qB qB
2mv0 cos h v //T qB
粒子在垂直磁场的平面里做圆周运动 同时又沿磁场方向匀速运动
经过一个周期后，重新会聚.
2）磁镜
mv R qB
2 m // h qB
一般带电粒子在非 F阻 均匀磁场也作螺旋线运动：
R 常量 B↑ R↓ 但是： h 常量 h↓
－
F F
磁镜
磁瓶
注：平行磁场方向的速度分量较大的粒子，可能 从两端逃逸出去
3）霍尔效应
①霍尔效应：在磁场中，载流导体或半导体上出现 横向电势差的现象
运动电荷在磁场中受到的力
F
I
v
磁场垂直纸面向外
第5节 运动电荷在磁场中受到的力
试判断如图所示的带电粒子在磁场中所受洛伦兹力的 方向。 F v v v
F F
vБайду номын сангаас
F ＝0
F 垂直纸面向里
F
v v
动态演示
大 小
第5节 运动电荷在磁场中受到的力
（3）洛伦兹力的大小：
F = qvB
适用条件：电荷运动速度方向跟磁场方向垂直。
应 用
第5节 运动电荷在磁场中受到的力
3.5 运动电荷在磁场中受到的力
玻璃管已经抽成真空，当左右两个电极按图示的极性连接到 高压电源时，阴极会发射电子。电子在电场的加速下飞向阳 极。挡板上有一个扁平的狭缝，电子飞过挡板后形成一个扁 平的电子束。长条形的荧光板在阳极端稍稍倾斜向轴线，电 子束掠射到荧光板上，显示出电子束的径迹。
第5节 运动电荷在磁场中受到的力 I
返回主界面
第5节 运动电荷在磁场中受到的力
2. 电视显像管的工作原理
（1）如果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）如果要使电子束打在 B 点，偏 转磁场应该沿什么方向？
垂直纸面向里
（3）如果要使电子束打在荧光屏上的位置由 B 逐渐向 A 点移动，偏转磁场 应该怎样变化？
先垂直纸面向里并逐渐减小， 然后垂直纸面向外并逐渐增大。
第5节 运动电荷在磁场中受到的力
如图所示，匀强磁场方向水平向里，匀强电场方向竖直向下， 有一正离子恰能沿直线从左向右水平飞越此区域。试用B、E 表示离子的速度 v 。（不计离子的重力）
解析：离子受力如图所示，由 于离子恰能沿直线从左向右水 平飞越此区域，则有
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+
+
V
FL
+ +
V
+
V
V
垂直纸面向外 垂直纸面向里
FL
× × ×
FL
V
× × ×
× × ×
V
V
FL=0
FL=0
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。
a带正电 b带负电
c不带电
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？
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
v
v
v v
(1)通电导线中的电流 I nqvS (2)通电导线所受的安培力 F安 BIL B ( nqvS ) L (3)这段导线内的自由电荷数
15.4 磁场对运动电荷的 作用
• 太阳喷射出的带 电粒子（称太阳 风）受地球磁场 的作用而进入地 球的两极地区， 轰击高层大气气 体使其电离的彩 色发光现象称为 极光
知识回顾
判断下列图中安培力的方向：
F F
电流是如何形成的？
导体中的电流是由电荷的定向移动产生的
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？
N nSL
(4)每个电荷所受的洛伦兹力
v
I v
F
F洛
F安 N
B ( nqvS ) L nSL
qvB
v
v
三、洛伦兹力的大小
电荷量为q的粒子以速度v运动时, 如果速度方向与磁感应强度方向垂直, 那么粒子所受的洛伦兹力为
F洛 qvB
(v垂直B)
问题:若带电粒子不垂直射入磁场, 粒子受到的洛伦兹力又如何呢?
思考
洛仑兹力F洛的方向如何确定？
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。
F
v
v F
实验验证：
下图中电子束的偏转方向？
N S
1
S N
２
实验事实证明左手定则适用于洛伦兹力方向的判定。
三、洛伦兹力的大小
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.电荷运动快慢v
三、洛伦兹力的大小
猜想
磁场可能对运动电荷有力的作用。
实验验证
实验：用阴极射线管研究磁场对运动电荷的作用。
狭缝
荧光板
阴极
电子束
阳极
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
结论
磁场对运动电荷有力的作用
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：
解：由题意知v垂直B,由洛伦兹力公式得：
F洛=qvB
=1.60×10-19C×3×106m/s×0.10T =4.8×10-14 N
课堂小结
1、洛伦兹力：运动电荷在磁场中受到的作用力 安培力是洛伦兹力的宏观表现 2、洛伦兹力方向的判断： 左手定则
F⊥V， F⊥B ，F⊥ V、B 所在的平面
负电荷的受力方向与正电荷的相反 3、洛伦兹力的大小：
安培力
微观
洛伦兹力
宏观
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”。 洛伦兹（1853—1928）
V2 V1
三、洛伦兹力的大小
当运动电荷的速度v方向与磁感应强 度B方向的夹角为θ，电荷所受的洛伦兹 力大小为
F洛 qvB sin
F洛 0
特例:
F洛 qvB (v⊥B)
(v∥B)
课堂练习:
1、下列各图中带电粒子刚刚进入磁场，试判断 这时粒子所 ×V×
V B
F L qvB
美丽的极光
地球磁场对宇宙射线的阻挡作用