运动电荷在磁场中受到的力
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3.5运动电荷在磁场中受到的力
a
1
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？
a
2
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？
磁场可能对运动电荷有力的作用。
a
3
实验验证
演示：阴狭极缝射线在磁场荧中光的偏板转
4、特点：洛伦兹力只改变力的方向，不改变 力的大小，洛伦兹力对运动电荷不做功
a
20
课堂练习:
1、下列各图中带电粒子刚刚进入磁场，试判断
这时粒子所受洛伦兹力的方向
F×L × ×
+× × ×V
+V
+V
+V
×××
FL
垂直纸面向外 垂直纸面向里
FL × × ×
×××
V
×××
+ FL
V
V
FL=0
a
V
FL2=1 0
试证明：带电粒子具 有速度 v E 时，才
B
能沿着图示虚线路径 通过这个速度选择器。
×××× v ××××
速度选择器
a
23
4、（书98页第4题）如图所示，磁流体发电机是一项新兴技术， 它可以把物体的内能直接转化为电能。平行金属板A、B之间有一 个很强的磁场，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大 量正、负带电粒子）喷入磁场，A、B两板间便产生电压。如果把A、 B和用电器连接，A、B就是一个直流电源的两个电极。 （1）图中A、B板哪一个是发电机的正极。
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
22
【知识应用】：
3.（书98页第三题）在如图所示的平行板器件中，电场 强度E和磁感应强度B相互垂直。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，所以叫做速度选择器。
只改变粒子速度的方向，不改变粒子速度的大小
（3）洛伦兹力对带电粒子做的功是多少？
由于洛伦兹力方向始终与带电粒子运动方向垂直，
所以洛伦兹力对运动电荷不做功
a
19
小结
1、洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力 安培力是洛伦兹力的宏观表现
2、洛伦兹力的方向：左手定则 F⊥v F⊥B
3、洛伦兹力大小： F洛=qVBsinθ V⊥B F洛=qVB V∥B F洛= 0
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。
a
8
二.洛伦兹力的方向----左手定则
Fv
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。
a
6
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） a
7
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？
v F
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。
a
9
实验验证：
下图中电子束的偏转方向？
N
S
a
110
S N
实验事实证明左手定则适用于洛伦兹力方向的判定。
a
11
课堂训练
判断下列粒子进入磁场时所受的洛伦兹力的方向
－q
竖直向上
竖直向上
a
v
v
v v
14
(1)通电导线中的电流 I nqvS
(2)通电导线所受的安培力
F安BILB(nq)vLS
(3)这段导线内的自由电荷数
NnSL
v
(4)每个电荷所受的洛伦兹力
Iv
F洛FN安B(nnqS)vLLSqvBF
v v
a
15
三、洛伦兹力大小
1. F洛=qVB ( V⊥B）
2.F洛= 0
( V∥B）
垂直纸面向外
a
垂直纸面向 内
12
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
a
13
三、洛伦兹力的大小
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
a
32
欣赏“极光”
a
33
欣赏“极光”
a
34
欣赏“极光”
a
35
欣赏“极光”
a
36
解释“极光”现 象
宇宙射线
地磁场
地磁场改变宇宙射线中带电粒子
的运动方向——a 保护作用
37
（2）若A、B两板相距为
d，板间的磁场按匀强磁
场处理，磁感应强度为B ，等离子体以速度v沿垂
N
直于B的方向射入磁场，
S
该发电机的电动势是多
大？(提示：复习第二章
第二节电动势的有关知
识。)
a
24
四、电视显像管的工作原理
1、要是电子打在A点，偏转磁场
应该沿什么方向？
垂直纸面向外
2、要是电子打在B点，偏转磁场
应该沿什么方向？
垂直纸面向里
3、要是电子打从A点向B点逐渐移动，偏转磁场应
该怎样变化？ 先垂直纸面向外并逐渐减小，
然后垂直纸面向里并逐渐增大。
a
25
a
26
关机的短暂时间荧幕中心为什么有亮点？
形成等效电容
a
27
欣赏“极光”
a
28
欣赏“极光”
a
29
欣赏“极光”
a
30
欣赏“极光”
a
31
欣赏“极光”
3.当V与B成一角度θ时
a
16
V2 V1
a
17
三、洛伦兹力大小
1. F洛=qVB ( V⊥B）
2.F洛= 0
( V∥B）
3.当V与B成一角度θ时
F洛=qVBsinθ
a
18
思考与讨论
（1）洛伦兹力方向与带电粒子的运动方向有什么关系？
洛伦兹力方向与带电粒子运动方向垂直 F ⊥ v F⊥B
（2）洛伦兹力带电粒子运动的速度有什么影响？
阴极 电子束
阳极
a
4
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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
a
5
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： 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。
a
1
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？
a
2
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？
磁场可能对运动电荷有力的作用。
a
3
实验验证
演示：阴狭极缝射线在磁场荧中光的偏板转
4、特点：洛伦兹力只改变力的方向，不改变 力的大小，洛伦兹力对运动电荷不做功
a
20
课堂练习:
1、下列各图中带电粒子刚刚进入磁场，试判断
这时粒子所受洛伦兹力的方向
F×L × ×
+× × ×V
+V
+V
+V
×××
FL
垂直纸面向外 垂直纸面向里
FL × × ×
×××
V
×××
+ FL
V
V
FL=0
a
V
FL2=1 0
试证明：带电粒子具 有速度 v E 时，才
B
能沿着图示虚线路径 通过这个速度选择器。
×××× v ××××
速度选择器
a
23
4、（书98页第4题）如图所示，磁流体发电机是一项新兴技术， 它可以把物体的内能直接转化为电能。平行金属板A、B之间有一 个很强的磁场，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大 量正、负带电粒子）喷入磁场，A、B两板间便产生电压。如果把A、 B和用电器连接，A、B就是一个直流电源的两个电极。 （1）图中A、B板哪一个是发电机的正极。
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
22
【知识应用】：
3.（书98页第三题）在如图所示的平行板器件中，电场 强度E和磁感应强度B相互垂直。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，所以叫做速度选择器。
只改变粒子速度的方向，不改变粒子速度的大小
（3）洛伦兹力对带电粒子做的功是多少？
由于洛伦兹力方向始终与带电粒子运动方向垂直，
所以洛伦兹力对运动电荷不做功
a
19
小结
1、洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力 安培力是洛伦兹力的宏观表现
2、洛伦兹力的方向：左手定则 F⊥v F⊥B
3、洛伦兹力大小： F洛=qVBsinθ V⊥B F洛=qVB V∥B F洛= 0
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。
a
8
二.洛伦兹力的方向----左手定则
Fv
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。
a
6
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） a
7
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？
v F
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。
a
9
实验验证：
下图中电子束的偏转方向？
N
S
a
110
S N
实验事实证明左手定则适用于洛伦兹力方向的判定。
a
11
课堂训练
判断下列粒子进入磁场时所受的洛伦兹力的方向
－q
竖直向上
竖直向上
a
v
v
v v
14
(1)通电导线中的电流 I nqvS
(2)通电导线所受的安培力
F安BILB(nq)vLS
(3)这段导线内的自由电荷数
NnSL
v
(4)每个电荷所受的洛伦兹力
Iv
F洛FN安B(nnqS)vLLSqvBF
v v
a
15
三、洛伦兹力大小
1. F洛=qVB ( V⊥B）
2.F洛= 0
( V∥B）
垂直纸面向外
a
垂直纸面向 内
12
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
a
13
三、洛伦兹力的大小
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
a
32
欣赏“极光”
a
33
欣赏“极光”
a
34
欣赏“极光”
a
35
欣赏“极光”
a
36
解释“极光”现 象
宇宙射线
地磁场
地磁场改变宇宙射线中带电粒子
的运动方向——a 保护作用
37
（2）若A、B两板相距为
d，板间的磁场按匀强磁
场处理，磁感应强度为B ，等离子体以速度v沿垂
N
直于B的方向射入磁场，
S
该发电机的电动势是多
大？(提示：复习第二章
第二节电动势的有关知
识。)
a
24
四、电视显像管的工作原理
1、要是电子打在A点，偏转磁场
应该沿什么方向？
垂直纸面向外
2、要是电子打在B点，偏转磁场
应该沿什么方向？
垂直纸面向里
3、要是电子打从A点向B点逐渐移动，偏转磁场应
该怎样变化？ 先垂直纸面向外并逐渐减小，
然后垂直纸面向里并逐渐增大。
a
25
a
26
关机的短暂时间荧幕中心为什么有亮点？
形成等效电容
a
27
欣赏“极光”
a
28
欣赏“极光”
a
29
欣赏“极光”
a
30
欣赏“极光”
a
31
欣赏“极光”
3.当V与B成一角度θ时
a
16
V2 V1
a
17
三、洛伦兹力大小
1. F洛=qVB ( V⊥B）
2.F洛= 0
( V∥B）
3.当V与B成一角度θ时
F洛=qVBsinθ
a
18
思考与讨论
（1）洛伦兹力方向与带电粒子的运动方向有什么关系？
洛伦兹力方向与带电粒子运动方向垂直 F ⊥ v F⊥B
（2）洛伦兹力带电粒子运动的速度有什么影响？
阴极 电子束
阳极
a
4
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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
a
5
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： 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。