探究洛伦兹力(课堂PPT)

2、本质：安培力是导线中所有定向移动电荷所受到的洛伦兹 力的宏观表现．
二、洛伦兹力的方向
1、实验：探究洛伦兹力的方向
荷兰物理学家 洛伦兹
1853—1928)
实验：探究洛伦兹力的方向
.
4
2．方向：洛伦兹力的方向判断符合左手定则：
伸开左手，使大拇指跟其余四指垂直，且处于同一平面
内，把手放入磁场中，磁感线垂直穿过手心，四指指向正电
.
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2.带电量为＋q的粒子，在匀强磁场中运动，下面说法
正确的是
（）
B
A．只要速度大小相同，所受的洛伦兹力就相同
B．如果把＋q改为－q，且速度反向大小不变，则所受的
洛伦兹力大小、方向均不变
C．只要带电粒子在磁场中运动，就一定受洛伦兹力的作用
D．带电粒子受洛伦兹力小，则该磁场的磁感应强度小
解析：带电粒子在磁场中所受的洛伦兹力，不但与速度大 小有关，还与速度的方向有关，当v与B平行时，不管v、 B、q多大，洛伦兹力总为零．将＋q改为－q，且速度等 值反向，这时形成的电流方向仍跟原来的方向相同，由左 手定则和f=qvB可知，洛伦兹力不变．所以，正确选项为 B.
+
fqvB 2qvBsin
+
v B Hale Waihona Puke Baidu2
.
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2、计算公式：
(1) v⊥B 时：f qvB
v
B1
(2) v∥B 时： f 0 (3) v与B成 时：
f qvBsin +
+
例1、已知一质子以5×107m/s的速度
v B B2
沿上图所示方向进入磁感应强度B=2T
的匀强磁场中，质子受的洛伦兹力为多
个带电粒子在云室中穿过某种金属板运动的径迹．云室
放置在匀强磁场中，磁场方向垂直照片向里．云室中横
放的金属板对粒子的运动起阻碍作用．分析此径迹可知
粒子
()
A
A．带正电，由下往上运动
B．带正电，由上往下运动
C．带负电，由上往下运动
D．带负电，由下往上运动
【解析】由题图可以看出，上方的轨迹半径小，说明 粒子的速度小，所以粒子是从下方往上方运动的，再 根据左手定则，可以判定粒子带正电，故选A.
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3.如图所示，电子枪射出的电子束进入示波管，在示波
管正下方有竖直放置的通电环形导线，则示波管中的电
大？
解 :f洛qvBcos30
1 . 6 1 0 - 1 9 5 1 0 7 2 0 .8 6 6 N
1.38 ⅹ 1011N
例2、质量为m，带电量为q的带
电粒子，以速率v垂直进入如图所
qv
示的匀强磁场中，恰好做匀速直线
b
运动．是确定：带电粒子的电性并
求磁场的磁感应强度的大小．
mg
解：带电粒子洛伦兹力一定是竖直向上，与重力反向，大
小等于重力，所以其带正电，所受洛伦兹力大小为：
由二力平衡得： f mg 由洛伦兹力的计算：f qvB
解得：B mg qv
四、带电粒子在磁场中的运动的研究
速度一定时，磁感应强度增大，轨迹更加弯曲 磁感应强度一定时，速度增大，轨迹弧度变小
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四、带电粒子在磁场中的运动的研究
洛 伦 兹 力 演 示 仪
V:电荷运动速度 q:电荷的电量
安培力：F BIL、
电流：I nqvS 长度L vt导线中电荷数目：
洛 伦 兹 力 :f洛 N FB (n n (q vv tS S))vtqvB
N nV体 nvtS
v
B1
v与 B 成 时 ： 将 B 沿 着 速 度 方 向 和
垂 直 速 度 方 向 分 解B2 Bsin
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． 若是负电荷运动的
N
方向，那么四指应指向其反方向。
F V
洛仑兹力的特点：
S
①洛仑兹力F一定和B、V决定的平面垂 直。 ②洛仑兹力只改变速度的方向而不改变其大小。
③洛伦兹力永远不做功。 W F S co s0 ( 900)
四指指向正电荷运动方向即电流方向 (或负电荷运动的相反方向)
F
v
F
练习.初速度为v0的电子，沿平行通电直导线的
方向射出，直导线中电流方向与电子初始运动
方向如图所示，则
( )D
A.电子将向右偏转，速度不变 B.电子将向左偏转，速率改变
C.电子将向左偏转，速率不变 D.电子将向右偏转，速度改变
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三、洛伦兹力的大小
理论基础：磁场对电流有安培力的作用;电流是由电荷
4、掌握半径公式和周期公式； 6、认识带电粒子在匀强磁场中仅受洛伦兹力时的运动模型
①做完整的圆周运动 ②做部分圆弧运动（有边界）
外层空间射入地磁场
中的带电粒子在地磁场
极光
力的作用下被“俘获”
后,向南北两极“沉降”, 在两极上空与空气分子 发生碰撞后产生辐射从
由于地磁场俘获带电粒子而出 现的现象
而形成极光. 一．洛伦兹力的概念 1、定义：运动电荷所受磁场的作用力叫洛伦兹力．
速度一定时，磁感应强度增大，轨迹更加弯曲 磁感应强度一定时，速度增大，轨迹弧度变小
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带电粒垂直匀进入匀强磁场时运动情况分析
1 、 运 动 轨 迹 ： 带 电 粒 子 进 入 匀 强 磁 场 ，
若 v B ， 将 做 匀 速 圆 周 运 动
洛伦兹力提供向心力 f 洛 Fn
F 2n、带m 电v r2粒 子m 的2 轨r道m 半径4 T 和2 2周r 期m v × v × + × ×
定向运动形成的。可推想磁场对电流的安培力是磁场
对运动电荷的作用力的宏观表现。
即：1）安培力是洛伦兹力的宏观表现．
2）洛伦兹力是安培力的微观本质。 F
I=Ni
I
i ii
F=N
f
f i f if i
I=Ni
把安培力看作是大量运动电荷所受洛仑兹力的合力
n:单位体积内的电荷数
S
S:导体截面积
1、公式推导 L=vt
5.5 探究洛伦兹力
教学目标： 1、认识洛伦兹力的概念；会用左手定则判断洛伦兹力的方向
2、掌握洛伦兹力大小的计算公式； 3、明确带电粒子在匀强磁场中的圆周运动运动;会用洛伦兹 力提供向心力的基本思想进行相关计算； 5、体会几何知识在解题中的应用，掌握此类问题的四个要点：
①定圆心；②找半径；③用对称；④求时间。
q vqBvB m m v 2 v2 r rm v mv
× × f× ×
q q
vTB
2rr
T
rr 2 r mqBmBvvvm4TT22r
qB
2qmmB qB
qB
×× ××
说明：
r ×× ××
T 12） ）2q半周Bm径期跟T与其半速径率r成、正速比率vr无关v
.
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1. 如图是科学史上一张著名的实验照片，显示的是一