运动电荷在磁场中所受的力 ppt课件

实验现象：
实验现象：没有加磁场时，电子束直线前进； 加了磁场后，电子束的运动径迹发生弯曲。
实验结论： 阴极射线管中的电子束在磁场中发生偏
转，磁场对运动电荷确实存在作用力．
洛伦兹力
运动电荷在磁场中所受的力
一、洛伦兹力(Lorentz force) 1、定义：运动电荷在磁场中受到的作用力 2.洛伦兹力与 安培力的关系
运动电荷在磁场中所受的力
洛伦兹力的方向
左手定则
洛伦兹力的方向：既跟磁场方
向垂直F⊥B，又跟电方荷的运动方
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
v F
伸开左手：
磁感线（或者有效分量）——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——
2、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，由此你想到了什么？
【猜想】磁场可能对运动电荷有力的作用。
运动电荷在磁场中所受的力
探究一:磁场是否对运动电荷也有作用力呢?
演 示 ： 阴 极 射 线 在 磁 场 中 的 偏 转 思考与讨论：在这个实验当中观察到了什么现象？ 根据这个现象能运动得电出荷在什磁场么中结所受论的力？
观看极光视频 【思考】从宇宙深处射来的带电粒子为
什么只在地球的两极引起极光？
运动电荷在磁场中所受的力
选修3-1第三章 磁场
运动电荷在磁场中所受的力
回顾复习：
1、安培力的定义： 磁场对通电导线的作用力
方向的判断： 左手定则 大小的计算： F＝ILBsinθ
N
S 显示电场线
Biblioteka Baidu
运动电荷在磁场中所受的力
闭合开关
2．速度选择器 (1)平行板中电场强度 E 和磁感应强度 B 方向互相垂直．这种装 置能把具有一定速度的粒子选择出来，所以叫做速度选择器．
(2)带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是 qE＝qvB，
即 v＝BE.
运动电荷在磁场中所受的力
当外电路断开时，电源电动势 E＝U＝Bdv，电源内阻 r＝ρSd. 当外电路接通时，R 中的电流为 I＝R＋E r＝RB＋dρvSd＝RBSd＋vSρd.
（1）通电导线中的电流 I nqvS
v
（2）通电导线所受的安培力
F安BILB(nq)vLS
Iv
（3）这段导线内的自由电荷数 NnSLF
（4）每个电荷所受的洛伦兹力
v
F洛FN安B(nn运动qS电荷)v在LL磁S场中所q受的力vB
v
洛仑兹力的特点
1、洛伦兹力的大小：
v∥B，F洛=0；
v⊥
v⊥B，F洛=qvB
v F
所受洛伦兹力的方向 运动电荷在磁场中所受的力
例1.试判断下列图中各带电粒子所受洛伦兹力的方向.带电
粒子的电性或带电粒子的运动方向.
v
v
v
F
F
F
粒子垂直于纸 所受洛伦兹力垂
面向里运动
直于纸面向外
运动电荷在磁场中所受的力
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
S
N
运动电荷在磁场中所受的力
速度选择器 例 3、如图为速度选择器示意图，若使之正常工作，则以下叙述 正确的是( C ) A．P1 的电势必须高于 P2 的电势 B．从 S2 出来的只能是正电荷，不能是负电荷 C．如果把正常工作时的 B 和 E 的方向都改变为原来的相反方 向，选择器同样正常工作 D．匀强磁场的磁感应强度 B、匀强电场的电场强度 E 和被选择 的速度 v 的大小应满足 v＝BE
运动电荷在磁场中所受的力
例3.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. 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.
运动电荷在磁场中所受的力
五、洛伦兹力的其他应用
v与B成θ时，F洛=qvBsinθ
v∥
2、洛伦兹力的方向：左手定则
F洛⊥B F洛⊥v F洛⊥vB平面
3、洛伦兹力的效果：只改变运动电荷速度的方
向，不改变运动电荷速度的大小。
重要结论：洛伦兹力永远不做功！
运动电荷在磁场中所受的力
四、电视显像管的工作原理
思考以下问题： 1、电子束打在荧光屏上的A点， 偏转磁场的方向？ 2、电子束打在荧光屏上的B点， 偏转磁场的方向？ 3、使电子束打在荧光屏上的位 运动电荷在磁场中所置受由的力B逐渐向A移动，偏转磁场 应怎样变化？
电视显像管中的扫描
在电视显像管的偏转区 中存在水平方向和竖直方向 强弱和方向都在不断变化的 偏转磁场，于是，电子枪发 出的电子束在荧光屏上的发 光点不断移动，对图像进行 扫描，扫描的路线如图所示， 从a开始，逐行进行，直到b， 且每秒要进行50场扫描，结 果，我们就感觉到荧光屏上 整个都发光了。
运动电荷在磁场中所受的力
安培力是洛伦兹力的宏观表现， 洛伦兹力是安培力的微观表现.
运动电荷在磁场中所受的力
二、洛伦兹力的方向、左手定则
f v
1、 伸开左手，使拇指和其余四个手 指垂直且处于同一平面内，让磁感线 垂直穿过手心，使四指指向正电荷运 动的方向，这时拇指所指的方向就是 正电荷所受洛伦兹力的方向 。
v f
2、若是负电荷，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。
运动电荷在磁场中所受的力
四、难点探究
规范答题——带电体在匀强磁场中的运动问题 典例、一个质量为 m＝0.1 g 的小滑块，带有 q＝5×10－4 C 的电 荷量，放置在倾角 α＝30°的光滑斜面上(绝缘)，斜面置于 B＝ 0.5 T 的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，如图所示，小滑 块由静止开始沿斜面下滑，其斜面足够长，小滑块滑至某一位置 时要离开斜面．求：(取 g＝10 m/s2)
例2.绕有绝缘的通电导线的铁环，电流方向如图 所示，若有一电子束以垂直于纸面向里的速度从 O点射入，则电子的运动轨迹？
B
向右 偏转
B B
向左
向下
偏转
偏转
运动电荷在磁场中所受的力
B
向上 偏转
太阳磁暴
地磁场的磁层分布图 运动电荷在磁场中所受的力
宇宙射线
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。这些高能粒子流若 都到达地球，将对地球上的生物 带来危害。但由于地球周围存在 磁场，在洛伦兹力的作用下，改 变了宇宙射线中带电粒子的运动 方向，从而对宇宙射线起了一定 的阻挡作用。