磁场对运动电荷的作用(优秀课件)..
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3.5 磁场对运动电荷的作用力 课件(共23张PPT)
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
四、电视显像管的工作原理
原理： 应用电子束磁偏转
三、洛伦兹力的大小
请你尝试由安培力的表达式导出洛伦兹力的表达式
1.设导线中每个带电粒子定向运动的速度都是v,单位 体积的粒子数为n。算一段导线中的粒子数,这就是在 时间t内通过横截面s的粒子数。如果粒子的电荷量记 为q,由此可以导出q与电流I的关系。
t时间内通过横截面s的粒子数 时间t内通过横截面s的总电荷量Q 导出q与电流I的关系
电子束在磁场中的偏转
荷兰物理学家洛伦兹首先提 出：磁场对运动电荷有作用力
——洛伦兹力
洛伦兹
爱因斯坦称他是“我们时代最伟大、最高尚的人。
二、洛伦兹力的方向
B
V
F
F V
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。
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。
1、 试判断下列各图带电粒子所受洛仑 兹力的方向、或磁场的方向、或粒子 运动方向(q,v,B两两垂直)
v
垂直纸面向外 F
课堂训练
2、试判断下列图中各带电粒子所受洛仑
兹力的方向、或带电粒子的电性、或带
电粒子的运动方向。
V
V
V
V
F
所受洛伦兹力 所受洛仑兹力
F
垂直于纸面向 外
垂直于纸面向 里
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
2.写出这段长为的导线所受的安力F
F洛=qvB
=1.60×10-19×3×106×0.10 =4.8×10-14 N
四、电视显像管的工作原理
原理： 应用电子束磁偏转
三、洛伦兹力的大小
请你尝试由安培力的表达式导出洛伦兹力的表达式
1.设导线中每个带电粒子定向运动的速度都是v,单位 体积的粒子数为n。算一段导线中的粒子数,这就是在 时间t内通过横截面s的粒子数。如果粒子的电荷量记 为q,由此可以导出q与电流I的关系。
t时间内通过横截面s的粒子数 时间t内通过横截面s的总电荷量Q 导出q与电流I的关系
电子束在磁场中的偏转
荷兰物理学家洛伦兹首先提 出：磁场对运动电荷有作用力
——洛伦兹力
洛伦兹
爱因斯坦称他是“我们时代最伟大、最高尚的人。
二、洛伦兹力的方向
B
V
F
F V
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。
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。
1、 试判断下列各图带电粒子所受洛仑 兹力的方向、或磁场的方向、或粒子 运动方向(q,v,B两两垂直)
v
垂直纸面向外 F
课堂训练
2、试判断下列图中各带电粒子所受洛仑
兹力的方向、或带电粒子的电性、或带
电粒子的运动方向。
V
V
V
V
F
所受洛伦兹力 所受洛仑兹力
F
垂直于纸面向 外
垂直于纸面向 里
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
2.写出这段长为的导线所受的安力F
物理人教版选择性必修第二册1.2磁场对运动电荷的作用力共20张ppt
电荷的作用力
电导线的作用力
电荷的作用
产生 电 荷 在 磁 场 中 运 动 ， 通电导线不平行放入 只要电场中有电荷，
电荷就一定受电场力
条件 运 动 方 向 与 磁 场 不 平 磁场中
行
方向 垂直与于v,B所在平面，垂直于B,I所在平面， 正（负）电荷受力与
左手定则判断
大小
F=qvBLeabharlann inθ做功情况一定不做功
轴正方向，那么电子运动方向可能是(
D)
A．沿轴正方向进入磁场
B．沿轴负方向进入磁场
C．在平面内，沿任何方向进入
D．在平面内，沿某一方向进入
课堂小练
4.如图所示，某空间匀强电场竖直向下，匀强磁场垂直纸面向里，一金
属棒从高处自由下落，则(B
A．端先着地
)
B．端先着地
S
入的离子在洛伦兹力的作用下向、两板聚
集，使两板间形成电场，直至进入、之间
粒子的电场力大到后面的微粒不再聚集到板上，
因此间会形成稳定的电压，进而连接电路
可进行供电。
稳定时的电压大小为U=Bdv(d:板间距；v:离子的速率)
课堂小练
1.在赤道平面上无风的时候，雨滴是竖直下落的。若雨滴带负电，则它
C．两端同时着地
D．以上说法均不正确
【解析】棒中自由电子随棒一起下落，有向下速度，并受到向左的
洛伦兹力，故自由电子往左端集中，因此A端带负电，端带正电。
端受到向上静电力，端受到向下静电力，端先着地。
小结
安培力与洛伦兹力
安培力是洛伦兹力的宏观体现
洛伦兹力是安培力的微观描述
洛伦兹力
N
电导线的作用力
电荷的作用
产生 电 荷 在 磁 场 中 运 动 ， 通电导线不平行放入 只要电场中有电荷，
电荷就一定受电场力
条件 运 动 方 向 与 磁 场 不 平 磁场中
行
方向 垂直与于v,B所在平面，垂直于B,I所在平面， 正（负）电荷受力与
左手定则判断
大小
F=qvBLeabharlann inθ做功情况一定不做功
轴正方向，那么电子运动方向可能是(
D)
A．沿轴正方向进入磁场
B．沿轴负方向进入磁场
C．在平面内，沿任何方向进入
D．在平面内，沿某一方向进入
课堂小练
4.如图所示，某空间匀强电场竖直向下，匀强磁场垂直纸面向里，一金
属棒从高处自由下落，则(B
A．端先着地
)
B．端先着地
S
入的离子在洛伦兹力的作用下向、两板聚
集，使两板间形成电场，直至进入、之间
粒子的电场力大到后面的微粒不再聚集到板上，
因此间会形成稳定的电压，进而连接电路
可进行供电。
稳定时的电压大小为U=Bdv(d:板间距；v:离子的速率)
课堂小练
1.在赤道平面上无风的时候，雨滴是竖直下落的。若雨滴带负电，则它
C．两端同时着地
D．以上说法均不正确
【解析】棒中自由电子随棒一起下落，有向下速度，并受到向左的
洛伦兹力，故自由电子往左端集中，因此A端带负电，端带正电。
端受到向上静电力，端受到向下静电力，端先着地。
小结
安培力与洛伦兹力
安培力是洛伦兹力的宏观体现
洛伦兹力是安培力的微观描述
洛伦兹力
N
磁场对运动电荷的作用 课件 (共19张PPT)
(1)电子在磁场中运动轨迹的半R； (2)电子在磁场中运动的时间t； (3)圆形磁场区域的半径r.
分析：这道题目是m 、v、 q、B 全知道典型例题，直接 由已知条件求出R,然后求几何条件。
解析： (1)由牛顿第二定律和洛伦兹力公式得 mv2 e vB设电子做匀速圆周运动的周期为 ＝ (2) R 解得 R＝
mv0 B. qR 3mv0 D. qR
解析：由轨迹的对称性可知，粒子沿 半径方向进入磁场， 必沿半径方向射出磁 场，根据几何关系，粒子做匀速圆周运动 m v2 的半径 r＝ 3R，根据 qvB＝ r ，得 B＝ 3m v 0 ，故 A 正确． 3qR
答案：A
2、如图所示，在屏MN的上方有磁感应强度 为B的匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里 。P为屏上的一个小孔。PC与MN垂直。一群 质量为m、带电荷量为－q的粒子(不计重力) ，以相同的速率v，从P处沿垂直于磁场的方 向射入磁场区域。粒子入射方向在与磁场B 垂直的平面内，且散开在与PC夹角为θ的范 围内。则在屏MN上被粒子打中的区域的长度 为多少？
则 T＝ 2πR 2πm ＝ m v eB v T，
由如图所示的几何关系得圆心角 α＝θ， 所以 t＝ α mθ T＝ . 2π eB θ r ＝ ， 2系可知，tan 所以 r＝ mv θ tan . eB 2
类型题二、 m 、v、 q、B 不全知道典型解题思路
【典例 3】 (2013· 全国新课标Ⅰ，18)如图半径为 R 的圆是一
• 3．洛伦兹力的大小（洛伦兹力的公式 考纲要求 Ⅱ) 0 • (1)v∥B时，洛伦兹力F＝___.( θ＝ 0°或180°) qvB • (2)v⊥B时，洛伦兹力F＝_____ .(θ＝ 90°) 0 • (3)v＝0时，洛伦兹力F＝____.
分析：这道题目是m 、v、 q、B 全知道典型例题，直接 由已知条件求出R,然后求几何条件。
解析： (1)由牛顿第二定律和洛伦兹力公式得 mv2 e vB设电子做匀速圆周运动的周期为 ＝ (2) R 解得 R＝
mv0 B. qR 3mv0 D. qR
解析：由轨迹的对称性可知，粒子沿 半径方向进入磁场， 必沿半径方向射出磁 场，根据几何关系，粒子做匀速圆周运动 m v2 的半径 r＝ 3R，根据 qvB＝ r ，得 B＝ 3m v 0 ，故 A 正确． 3qR
答案：A
2、如图所示，在屏MN的上方有磁感应强度 为B的匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里 。P为屏上的一个小孔。PC与MN垂直。一群 质量为m、带电荷量为－q的粒子(不计重力) ，以相同的速率v，从P处沿垂直于磁场的方 向射入磁场区域。粒子入射方向在与磁场B 垂直的平面内，且散开在与PC夹角为θ的范 围内。则在屏MN上被粒子打中的区域的长度 为多少？
则 T＝ 2πR 2πm ＝ m v eB v T，
由如图所示的几何关系得圆心角 α＝θ， 所以 t＝ α mθ T＝ . 2π eB θ r ＝ ， 2系可知，tan 所以 r＝ mv θ tan . eB 2
类型题二、 m 、v、 q、B 不全知道典型解题思路
【典例 3】 (2013· 全国新课标Ⅰ，18)如图半径为 R 的圆是一
• 3．洛伦兹力的大小（洛伦兹力的公式 考纲要求 Ⅱ) 0 • (1)v∥B时，洛伦兹力F＝___.( θ＝ 0°或180°) qvB • (2)v⊥B时，洛伦兹力F＝_____ .(θ＝ 90°) 0 • (3)v＝0时，洛伦兹力F＝____.
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
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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 课件
(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，一般只有当导体静止时才能这样 认为；
(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．
3．洛伦兹力与电场力的比较
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．
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．
图3－5－2
有 Q＝nqL＝nq·vt，I＝Qt ，F 安＝BIL，故 F 安＝BQt L＝Bnqtvt·L＝Bqv·nL，洛伦兹力 F＝F 安/nL，故 F＝qvB.
上式为电荷垂直磁场方向运动时，电荷受到的洛伦 兹力．
2．洛伦兹力和安培力的区别与联系
(1)洛伦兹力是单个运动电荷在磁场中受到的力，而安 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；
2．带电粒子在复合场中运动的分析方法和思路 (1)正确进行受力分析，除重力、弹力、摩擦力外要特 别注意电场力和洛伦兹力的分析．
(2)确定带电粒子的运动状态，注意运动情况和受力情 况的结合．
(3)灵活选择不同的运动规律 ①当带电粒子在复合场中做匀速直线运动时，粒子受 力必然平衡，由平衡条件列方程求解．
磁场对运动电荷的作用力
一、洛伦兹力
1．演示实验：电子射线管发出的电子束，如图甲中的径迹是
乙中一电条子直束线的径．迹把向电下子射发线生管了放偏在转蹄，形若磁调铁换的磁磁铁场南中北，极如的图位3置－，5－则1 电子束的径迹会向上偏转．
(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．
3．洛伦兹力与电场力的比较
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．
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．
图3－5－2
有 Q＝nqL＝nq·vt，I＝Qt ，F 安＝BIL，故 F 安＝BQt L＝Bnqtvt·L＝Bqv·nL，洛伦兹力 F＝F 安/nL，故 F＝qvB.
上式为电荷垂直磁场方向运动时，电荷受到的洛伦 兹力．
2．洛伦兹力和安培力的区别与联系
(1)洛伦兹力是单个运动电荷在磁场中受到的力，而安 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；
2．带电粒子在复合场中运动的分析方法和思路 (1)正确进行受力分析，除重力、弹力、摩擦力外要特 别注意电场力和洛伦兹力的分析．
(2)确定带电粒子的运动状态，注意运动情况和受力情 况的结合．
(3)灵活选择不同的运动规律 ①当带电粒子在复合场中做匀速直线运动时，粒子受 力必然平衡，由平衡条件列方程求解．
磁场对运动电荷的作用力
一、洛伦兹力
1．演示实验：电子射线管发出的电子束，如图甲中的径迹是
乙中一电条子直束线的径．迹把向电下子射发线生管了放偏在转蹄，形若磁调铁换的磁磁铁场南中北，极如的图位3置－，5－则1 电子束的径迹会向上偏转．
磁场对运动电荷的作用(优秀课件)
判定方法：如果运动的是负电
v F
荷，则四指指向 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。
习题1、下列各图中带电粒子刚刚进入磁场，
试判断这时粒子所受洛伦兹力的方向
F
V +×× ×
× ××B × × × V × × × × × ×
+
F
V
+
V
F
垂直纸面向外
V
+
垂直纸面向里
• 例2.一个质量m=0.1g的小滑块，带有 q =5×10-4C的电荷量，放置在倾角α=30°的光 滑绝缘斜面上，整个斜面置于B =0.5T 的匀强磁 场中，磁场方向垂直纸面向里，若斜面足够长， 小滑块由静止开始沿斜面滑下，滑至某一位置时， 小滑块开始离开斜面，求： • (1)小滑块带何种电荷? • (2)小滑块离开斜面时的瞬时速度多大? • (3)小物块在斜面上滑行的最大距离是多少?
猜想:
既然磁场对电流有 力的作用，而电流又是 由电荷定向移动形成的， 那么很有可能是磁场对 定向移动的电荷有力的 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。
在真空玻璃管内安装一个 阴极、一个阳极.阴极接高 电压的负极、阳极接正极. 阴极能够发射电子,电子束 在两极之间的电场力的作 用下从阴极飞向阳极.这个 管子叫做阴极射线管.为了 显示电子束运动的情况,管 内装有长条形的荧光屏,屏 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。
一.洛伦兹力
1.概念：磁场对运动电荷的作 用力叫做洛伦兹力。 2. F 与F 的关系：F安＝NF洛 （N为受到的洛伦兹力的运动 电荷的总个数）
洛 安
◆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。
1.2磁场对运动电荷的作用力(课件)高二物理(人教版2019选择性必修第二册)
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
（1）电流强度I。
（2）通电导线所受的安培力。
（3）这段导线内的自由电荷数。
（4）每个电荷所受的洛伦兹力。
01
(1)推导： ①I=nqsv
②F安＝ILB＝（nqsv）LB
③总电荷数：nsL
等离子体
01
1．初速度v的电 子，沿平行于通电长直导线的方向射出，直导线中电流
方向与电子的初始运动方向如图所示，则（ B ）A．电子将向右偏转，
洛伦兹力大小不变B．电子将向左偏转，洛伦兹力大小改变C．电子将向
左偏转，洛伦兹力大小不变D．电子将向右偏转，洛伦兹力大小改变
01
【答案】B
【详解】由右手定则可知直导线右侧为垂直纸面向里的磁场，根据左手
）A．磁场方向先向右后向左B．磁场方向
先向下后向上C．磁感应强度先变小后变大D．磁感应强度先变大后变小
03
【答案】C【详解】AB.电子受到的洛伦茲力先向上后向下，由左手定则
可知磁感应强度先垂直纸面向外后垂直纸面向里，A、B错误；CD.电子
束偏转半径先变大后减小，故磁感应强度先变小后变大，C正确，D错误。
U
qvB 则有U Bdv 再由欧姆定律有
d
U
Bdv
可知电流与磁感应强度成正比，改变磁场强弱，R 中电流也改变，C 错误；
Rr Rr
D．由 I
Bdv
可以知道，若只增大粒子入射速度，R 中电流也会增大，D 正确。故选 D。
Rr
④f洛＝qvB
适用条件：速度方向与磁场方向垂直
与垂直
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
（1）电流强度I。
（2）通电导线所受的安培力。
（3）这段导线内的自由电荷数。
（4）每个电荷所受的洛伦兹力。
01
(1)推导： ①I=nqsv
②F安＝ILB＝（nqsv）LB
③总电荷数：nsL
等离子体
01
1．初速度v的电 子，沿平行于通电长直导线的方向射出，直导线中电流
方向与电子的初始运动方向如图所示，则（ B ）A．电子将向右偏转，
洛伦兹力大小不变B．电子将向左偏转，洛伦兹力大小改变C．电子将向
左偏转，洛伦兹力大小不变D．电子将向右偏转，洛伦兹力大小改变
01
【答案】B
【详解】由右手定则可知直导线右侧为垂直纸面向里的磁场，根据左手
）A．磁场方向先向右后向左B．磁场方向
先向下后向上C．磁感应强度先变小后变大D．磁感应强度先变大后变小
03
【答案】C【详解】AB.电子受到的洛伦茲力先向上后向下，由左手定则
可知磁感应强度先垂直纸面向外后垂直纸面向里，A、B错误；CD.电子
束偏转半径先变大后减小，故磁感应强度先变小后变大，C正确，D错误。
U
qvB 则有U Bdv 再由欧姆定律有
d
U
Bdv
可知电流与磁感应强度成正比，改变磁场强弱，R 中电流也改变，C 错误；
Rr Rr
D．由 I
Bdv
可以知道，若只增大粒子入射速度，R 中电流也会增大，D 正确。故选 D。
Rr
④f洛＝qvB
适用条件：速度方向与磁场方向垂直
与垂直
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
第三部分磁场对运动电荷的作用-PPT课件
例3、垂直纸面向外的匀强磁场仅限于宽度 为d的条形区域内，磁感应强度为B．一个 质量为m、电量为q的粒子以一定的速度垂 直于磁场边界方向从a点垂直飞入磁场区， 如图所示，当它飞 离磁场区时，运动 方向偏转θ 角．试 求粒子的运动速度 v以及在磁场中运 动的时间t． (双边界)
230 226 Th 应用 钍核 90 发生衰变生成镭核 并放出一个粒子。设该 88 Ra 粒子的质量为m、电荷量为q，它进入电势差为U的带窄缝 的平行平板电极S1和S2间电场时，其速度为v0，经电场加 速后，沿0x方向进入磁感应强度为B、方向垂直纸面向外 的有界匀强磁场，ox垂直平板电极S2，当粒子从p点离开 磁场时，其速度方向与ox方向的夹角θ =60°，如图所示， 整个装置处于真空中。 （1）写出钍核衰变方程； （2）求粒子在磁场中沿 圆弧运动的轨道半径R； （3）求粒子在磁场中运 动所用时间t。
3、特点：洛仑兹力始终与电荷运动方向垂直，只改变速度的方 向，而不改变速度的大小，所以洛仑兹力不做功。 4、洛仑兹力与安培力的关系 洛仑兹力是安培力的微观表现，安培力是洛仑兹力的宏观体现
二、带电粒子（不计重力）在匀强磁场中的运动 1、运动方向与磁场方向平行，做匀速直线运动 2、运动方向与磁场方向垂直，做匀速圆周运动 ⑴洛仑兹力提供向心力 ⑵轨道半径： r
例4：如图所示，在一环行区域内存在着垂直纸面向里 的匀强磁场，在圆心O点处有一静止的镭核(22688Ra)， 镭核 (22688Ra)放出一个粒子后变成氡核(22286Rn)，已 知镭核在衰变过程中有5.65×10-12J能量转化为它们的 动能。粒子进入磁场后受到洛仑兹力的大小为 2.22×10-11N。 (1)试写出镭核衰变成氡核的核反应方程 (2)分别求出粒子和氡核 的动能 (3)分别求出粒子和氡核 进入磁场后的偏转半径 (4)若内圆半径r=1.2m， 要使它们不飞出外圆，外 圆的最小半径必须为多 大?（圆环形边界）
第二课时磁场对运动电荷的作用 PPT
离子沿 ac 由a点运动到c点所需得时间为:ຫໍສະໝຸດ t 60 T 1 T①
360 6
而T 2 m
②
Bq
代入得正离子沿圆弧由a点运动到c点所需的时间
t m
③
3qB
ao和oc都是圆弧ac的半径,故 aoc是等腰三角形,根据上
面所得aoc 60,可知oac oca 60, bca bac
30,因此 abc也是等腰三角形,得ab bc 圆形磁场区
斜面得长度至2少应就是 s v2 (2 3)2 m 1.2m.
2gsin 210 0.5
答案:(1) 负电荷 (2) 3、5 m/s (3) 1、2 m
二､ 带电粒子在匀强磁场中得运动 知识讲解
在带电粒子只受洛伦兹力得条件下(电子､质子､α粒子等基本 微观粒子得重力通常可忽略不计),中学阶段只研究带电粒 子在匀强磁场中得两种典型运动、
h 1 at2,而a Bev .
2
m
要解涉及电､磁偏转得题,一定要分清两者得区别:图1就是用
匀强电场使带电粒子偏转,带电粒子受恒定电场力,运动轨
迹就是抛物线、横向偏移y与偏向角φ通过类平抛运动得处
理求解、在电偏转中,电场力做功,图2就是用匀强磁场使带
电粒子偏转,带电粒子受洛伦兹力就是变力,运动轨迹就是
.
5、粒子在加速器中运动一周被加速两次,所以粒子在加速
器中运动得时间t Ekm 2 m BR2 .
压,R为D形盒得半径2)qU qB 2U
(U为加速电
6、回旋加速器加速得局限性
当粒子得能量达到一定值后,其速度与光速接近,据狭义相对 论得原理,粒子得质量将会变大 (m m0 / 1 (v / c)2 ), 因 此粒子在磁场中回旋一周得时间将变大,结果粒子运动频 率与电场变化频率不同步,破坏了加速器工作条件,进一步 提高粒子速度成为不可能、
360 6
而T 2 m
②
Bq
代入得正离子沿圆弧由a点运动到c点所需的时间
t m
③
3qB
ao和oc都是圆弧ac的半径,故 aoc是等腰三角形,根据上
面所得aoc 60,可知oac oca 60, bca bac
30,因此 abc也是等腰三角形,得ab bc 圆形磁场区
斜面得长度至2少应就是 s v2 (2 3)2 m 1.2m.
2gsin 210 0.5
答案:(1) 负电荷 (2) 3、5 m/s (3) 1、2 m
二､ 带电粒子在匀强磁场中得运动 知识讲解
在带电粒子只受洛伦兹力得条件下(电子､质子､α粒子等基本 微观粒子得重力通常可忽略不计),中学阶段只研究带电粒 子在匀强磁场中得两种典型运动、
h 1 at2,而a Bev .
2
m
要解涉及电､磁偏转得题,一定要分清两者得区别:图1就是用
匀强电场使带电粒子偏转,带电粒子受恒定电场力,运动轨
迹就是抛物线、横向偏移y与偏向角φ通过类平抛运动得处
理求解、在电偏转中,电场力做功,图2就是用匀强磁场使带
电粒子偏转,带电粒子受洛伦兹力就是变力,运动轨迹就是
.
5、粒子在加速器中运动一周被加速两次,所以粒子在加速
器中运动得时间t Ekm 2 m BR2 .
压,R为D形盒得半径2)qU qB 2U
(U为加速电
6、回旋加速器加速得局限性
当粒子得能量达到一定值后,其速度与光速接近,据狭义相对 论得原理,粒子得质量将会变大 (m m0 / 1 (v / c)2 ), 因 此粒子在磁场中回旋一周得时间将变大,结果粒子运动频 率与电场变化频率不同步,破坏了加速器工作条件,进一步 提高粒子速度成为不可能、
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。
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实验：用阴极射线管研究磁场对运动电荷的作用。
在真空玻璃管内安装一个 阴极、一个阳极.阴极接高 电压的负极、阳极接正极. 阴极能够发射电子,电子束 在两极之间的电场力的作 用下从阴极飞向阳极.这个 管子叫做阴极射线管.为了 显示电子束运动的情况,管 内装有长条形的荧光屏,屏 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。
☆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 与 B不平行. 3、方向判定：左手定则. F⊥B, F⊥V (F 垂直于v和B所决定的平面) 4、大小（公式）：F = qvB (只适用于 v⊥B的情况). 5、做功与能量转化：洛伦兹力对电荷不 做功，无能量转化.
洛 伦 兹 力
三 . 洛伦兹力的大小
1.公式推导：
设通电导体的长度：L 横截面积：S 单位体积内的电荷数：n 每个电荷的带电量：q 电荷定向移动的速率：v
F安=BIL I=nqvS
F安＝qvB(nLS)
F =qvB
2.公式：F = qvB (只适用于v⊥B的情况)
B
v2
v
当速度方向与磁 场方向有夹角时可 采用把速度分解的 办法来求洛伦兹的 大小.
课题：
磁场对运动电荷的作用
执教人:Mr CHen
美丽的北极极光
同学们知道极光是怎样形成的吗？
问题思考
1、电流是怎样形成的?电流的 方向是怎样规定的?电流的微观 表达式（决定式）是什么? 答：电荷的定向移动形成电流. 物理学中规定正电荷定向移动 的方向为电流方向. 电流的微观表达式为 nqS
F
V + × × ×
× ××B × × × V × × × × × ×
+
F
V
+ +VF来自垂直纸面向外V
× F × ×B
垂直纸面向里
2、判断下列各图带电粒子所受 的洛伦兹力的方向或带电粒子的 带电性
F
V V
垂直纸面向外 × ×V ×
× × ×
× × ×
B V
F
垂直纸面向里
想一想
既然安培力为洛伦兹力 的宏观表现，那么我们用导 体所受的安培力来除以这段 导体所含有的自由电荷数， 不就可以求出每个自由电荷 所受的洛伦兹力了吗？
[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。
洛伦兹（1853—1928）
洛伦兹，荷兰物理学家、数学家，1853年7月 18日生于阿纳姆，并在该地上小学和中学，成 绩优异，少年时就对物理学感兴趣，同时还广 泛地阅读历史和小说，并且熟练地掌握多门外 语。 1870年洛伦兹考入莱顿大学，学习数学、 物理和天文。1875年获博士学位。 1895年，洛伦兹首先提出了运动电荷产生 磁场和磁场对运动电荷有作用力的观点，为纪 念他，人们称这种力为洛伦兹力。 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 话中止三分钟。世界各地科学界的著名人物参 加了葬礼。爱因斯坦在洛伦兹墓前致词说：洛 伦兹的成就“对我产生了最伟大的影响”，他 是“我们时代最伟大、最高尚的人”。
思考:
如果运动的是负电 荷而不是正电荷， 该怎样判定它所受 到的洛伦兹力的方 向呢？
判定方法：如果运动的是负电
v F
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。
示波器中示波管的原理
习题1、下列各图中带电粒子刚刚进入磁场，
试判断这时粒子所受洛伦兹力的方向
解：F = qvB = evB=1.6 ×10-19 ×3 ×106 ×0.1N =4.8 ×10-14N
从太阳或其他星体上， 时刻都有大量的高能粒子 流放出，称为宇宙射线。 这些高能粒子流，如果都 到达地球，将对地球上的 生物带来危害。庆幸的是， 地球周围存在地磁场，改 变了宇宙射线中带电粒子 的运动方向，对宇宙射线 起了一定的阻挡作用。
一.洛伦兹力
1.概念：磁场对运动电荷的作 用力叫做洛伦兹力。 2. F 与F 的关系：F安＝NF洛 （N为受到的洛伦兹力的运动 电荷的总个数）
洛 安
◆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。
二、洛伦兹力的方向
用左手定则来判定
F
v
伸开左手，使大姆 指跟其余四个手指垂直， 且处于同一平面内，把 手放入磁场中，让磁感 线垂直穿入手心，四指 指向正电荷运动的方向 ， 那么，拇指所指的方向 就是正电荷所受洛仑兹 力 的 方 向 ．
v1
若v与B间的夹角为θ，则 F =qvBsinθ
[观看] 洛伦兹力演示仪
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？
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
[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）
2、什么叫做安培力?怎样判断 安培力的方向?安培力的大小 为多少? 答：磁场对电流的作用力称为 安培力. 安培力的方向用左手定则来判 断. 其大小为 F=BIL(B⊥L)
猜想:
既然磁场对电流有 力的作用，而电流又是 由电荷定向移动形成的， 那么很有可能是磁场对 定向移动的电荷有力的 作用。
实验验证
在真空玻璃管内安装一个 阴极、一个阳极.阴极接高 电压的负极、阳极接正极. 阴极能够发射电子,电子束 在两极之间的电场力的作 用下从阴极飞向阳极.这个 管子叫做阴极射线管.为了 显示电子束运动的情况,管 内装有长条形的荧光屏,屏 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。
☆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 与 B不平行. 3、方向判定：左手定则. F⊥B, F⊥V (F 垂直于v和B所决定的平面) 4、大小（公式）：F = qvB (只适用于 v⊥B的情况). 5、做功与能量转化：洛伦兹力对电荷不 做功，无能量转化.
洛 伦 兹 力
三 . 洛伦兹力的大小
1.公式推导：
设通电导体的长度：L 横截面积：S 单位体积内的电荷数：n 每个电荷的带电量：q 电荷定向移动的速率：v
F安=BIL I=nqvS
F安＝qvB(nLS)
F =qvB
2.公式：F = qvB (只适用于v⊥B的情况)
B
v2
v
当速度方向与磁 场方向有夹角时可 采用把速度分解的 办法来求洛伦兹的 大小.
课题：
磁场对运动电荷的作用
执教人:Mr CHen
美丽的北极极光
同学们知道极光是怎样形成的吗？
问题思考
1、电流是怎样形成的?电流的 方向是怎样规定的?电流的微观 表达式（决定式）是什么? 答：电荷的定向移动形成电流. 物理学中规定正电荷定向移动 的方向为电流方向. 电流的微观表达式为 nqS
F
V + × × ×
× ××B × × × V × × × × × ×
+
F
V
+ +VF来自垂直纸面向外V
× F × ×B
垂直纸面向里
2、判断下列各图带电粒子所受 的洛伦兹力的方向或带电粒子的 带电性
F
V V
垂直纸面向外 × ×V ×
× × ×
× × ×
B V
F
垂直纸面向里
想一想
既然安培力为洛伦兹力 的宏观表现，那么我们用导 体所受的安培力来除以这段 导体所含有的自由电荷数， 不就可以求出每个自由电荷 所受的洛伦兹力了吗？
[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。
洛伦兹（1853—1928）
洛伦兹，荷兰物理学家、数学家，1853年7月 18日生于阿纳姆，并在该地上小学和中学，成 绩优异，少年时就对物理学感兴趣，同时还广 泛地阅读历史和小说，并且熟练地掌握多门外 语。 1870年洛伦兹考入莱顿大学，学习数学、 物理和天文。1875年获博士学位。 1895年，洛伦兹首先提出了运动电荷产生 磁场和磁场对运动电荷有作用力的观点，为纪 念他，人们称这种力为洛伦兹力。 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 话中止三分钟。世界各地科学界的著名人物参 加了葬礼。爱因斯坦在洛伦兹墓前致词说：洛 伦兹的成就“对我产生了最伟大的影响”，他 是“我们时代最伟大、最高尚的人”。
思考:
如果运动的是负电 荷而不是正电荷， 该怎样判定它所受 到的洛伦兹力的方 向呢？
判定方法：如果运动的是负电
v F
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。
示波器中示波管的原理
习题1、下列各图中带电粒子刚刚进入磁场，
试判断这时粒子所受洛伦兹力的方向
解：F = qvB = evB=1.6 ×10-19 ×3 ×106 ×0.1N =4.8 ×10-14N
从太阳或其他星体上， 时刻都有大量的高能粒子 流放出，称为宇宙射线。 这些高能粒子流，如果都 到达地球，将对地球上的 生物带来危害。庆幸的是， 地球周围存在地磁场，改 变了宇宙射线中带电粒子 的运动方向，对宇宙射线 起了一定的阻挡作用。
一.洛伦兹力
1.概念：磁场对运动电荷的作 用力叫做洛伦兹力。 2. F 与F 的关系：F安＝NF洛 （N为受到的洛伦兹力的运动 电荷的总个数）
洛 安
◆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。
二、洛伦兹力的方向
用左手定则来判定
F
v
伸开左手，使大姆 指跟其余四个手指垂直， 且处于同一平面内，把 手放入磁场中，让磁感 线垂直穿入手心，四指 指向正电荷运动的方向 ， 那么，拇指所指的方向 就是正电荷所受洛仑兹 力 的 方 向 ．
v1
若v与B间的夹角为θ，则 F =qvBsinθ
[观看] 洛伦兹力演示仪
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？
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
[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）
2、什么叫做安培力?怎样判断 安培力的方向?安培力的大小 为多少? 答：磁场对电流的作用力称为 安培力. 安培力的方向用左手定则来判 断. 其大小为 F=BIL(B⊥L)
猜想:
既然磁场对电流有 力的作用，而电流又是 由电荷定向移动形成的， 那么很有可能是磁场对 定向移动的电荷有力的 作用。
实验验证