3.5研究洛伦兹力(转载)

训练加固：试判断下图中的带电粒子刚进入磁场时 所受的洛伦兹力的方向
Ｆ垂直于纸面向外 F B v F 甲 乙 B v B v 丙 Ｆ垂直于纸面向外 丁 B v
心得体会
1、以相同速度进入同一磁场的 正、负电荷受到的洛伦兹力方向相反 2、洛伦兹力的方向垂直于 v 和 B 组成的平面
F洛
B
v
判断下图中的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹 力的方向
思考与讨论：
沿着与磁场垂直的方向射入匀强磁场的 带电粒子,在磁场中将做什么运动?
洛伦兹力的特点 ：
1.洛伦兹力的方向 既垂直于磁场,又垂直于速度, 即垂直于v和B所组成的平面
2.洛伦兹力 只改变速度的方向, 不改变速度的大小 3.洛伦兹力对电荷不做功
洛伦兹力和电场力的区别：
1.电荷在电场中一定受到电场力的作用，与其运动状 态无关；而电荷在磁场中不一定受到磁场力作用，只 有相对于磁场运动且运动方向与磁场方向不平行的电 荷才受磁场力作用。
特例:
θ为B和v 之间的夹 角
F洛 0
(v∥B）
课堂练习
电子的速率 v=3×106m/s, 垂直射入B=0.10T的 匀强磁场中，它受到的洛伦兹力是多大？
解：因为v 垂直B，所以所受洛伦兹力大小 F洛 = qvB =1.60×10-19×3×106×0.10N =4.8×10-14N
课堂练习
当一带正电q的粒子以速度 v 沿螺线管中轴线 进入该通电螺线管,若不计重力,则（ ）
CD
A．带电粒子速度大小改变
B．带电粒子速度方向改变
B
C．带电粒子速度大小不变
D．带电粒子速度方向不变
课堂练习
电荷量为＋q的粒子在匀强磁场中运动，下列说法正 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．粒子的速度一定变化
2.大小： F电＝ qE
F洛=qvBsinθ
3.电荷所受电场力方向总是平行于电场线的切线方 向；而电荷所受磁场力的方向总是既垂直于磁场方 向，又垂直于运动方向。 4.电场力会对运动电荷做功（电荷在等势面上运动 除外）；而电荷在磁场中运动时，磁场力一定不会 对电荷做功。
四、电视显像管的工作原理 主要构造:
θ为B和I 之间的 夹角
方向： 左手定则
2、通电导线中的电流是怎样形成的呢?
电荷的定向移动形成的
I nqvS
【思考】:
既然磁场对电流有力的作用,而电荷的定向移动形成
电流.那么磁场对运动电荷是否有作用力呢?
让事实说话
电子射线管的原理： 从阴极发射出来电子，在阴阳两极间的高压作用下， 使电子加速，形成电子束，轰击到长条形的荧光屏 上激发出荧光，可以显示电子束的运动轨迹。
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? 2.若要使电子束打在Ｂ点,磁场应该沿什么方向? 3.若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?
四、电视显像管的工作原理 原理： 应用电子束磁偏转的道理
B
v
电荷受洛伦兹力的条件： 在磁场中运动且运动方向与磁场方向不平行。
三、洛伦兹力大小
【思考】: 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 （1）通电导线中的电流 I nqvS （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
B
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( B ) A．竖直向下沿直线射向地面 B．相对于预定地面向东偏转 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
思考与讨论：
1.带电粒子在磁场中运动时，洛伦兹力对带 电粒子是否做功？ 2.带电粒子在磁场中运动时受洛伦兹力.而 带电粒子在电场中受电场力.那么洛伦兹力 与电场力有何区别？
3.5研究洛伦兹力
复习回顾
1、磁场对通电导线的作用力
安培力: 大小：
F BIL sin
θ为B和I 之间的 夹角
方向： 左手定则
运用左手定则判断安培力的方向
B
F I
B I 30 F °
为什么磁场对通电导线有作用力？
复习回顾
1、磁场对通电导线的作用力
安培力: 大小：
F BIL sin Hale Waihona Puke Baidu
实验现象： 在没有外磁场时，电子束沿直线运动，将蹄形磁铁靠 近阴极射线管，发现电子束运动轨迹发生了弯曲。
结论：磁场 对 运动电荷 有作用力。
一、洛伦兹力
运动电荷在磁场中受到的作用力叫做洛伦兹力 为什么磁场对通电导线有作用力？
磁场对电流产生安培力，而电荷定向运动形成电流, 磁场对运动电荷又产生洛伦兹力。 所以磁场对电流的安培力就是磁场对运动电荷的 洛伦兹力的宏观表现
F安 BIL B(nqvS ) L
I
F
v
v
N nSL
F安 B(nqvS ) L F洛 qvB N nSL
v v
三、洛伦兹力大小
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 qvB (v 垂直 B 时）
洛
问题:若带电粒子不垂直射入磁场,电子受 到的洛伦兹力又如何呢?
F洛 qvB sin
V
B∥
B
θ为B和v F 之间的夹 洛 角
B⊥ θ B∥
B
B⊥
v
三、洛伦兹力大小
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
上式中各量的单位： F洛为N，q为C，v为m/s，B为T F洛 qvB (v⊥B）
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
左手定则：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
F
q -q
v
v
F 如果是负电荷,我们应如何判定洛伦兹力的方向?