課件 磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力

1、第一章安培力與洛倫茲力2磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力極光你知道極光是怎么形成的嗎？新課導(dǎo)入實(shí)驗(yàn)：觀察電子束在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)陰極射線管中的電子束加磁場(chǎng)后,電子束偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用洛倫茲力課堂探究左手定則：磁感線穿掌心，四指指向 電流的方向，大拇指所指的方向就是安培力的方向。判斷安培力的方向判斷洛倫茲力的方向正電荷定向移動(dòng)的方向左手定則：伸開左手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)；讓磁感線從掌心垂直進(jìn)入，并使四指指向正電荷運(yùn)動(dòng)的方向（負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的反方向），這時(shí)拇指所指的方向就是運(yùn)動(dòng)的正電荷在磁場(chǎng)中所受洛倫茲力的方向。一、洛倫茲力的方向F、B、v三者方向間的關(guān)系(1)電荷運(yùn)動(dòng)方

2、向和磁場(chǎng)方向間沒有因果關(guān)系,B與v不一定垂直,兩者關(guān)系是不確定的。(2)電荷運(yùn)動(dòng)方向和磁場(chǎng)方向確定洛倫茲力方向。(3)FB,Fv,即F垂直于B和v所決定的平面。例1 如圖所示的磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電荷的運(yùn)動(dòng)速度v和電荷所受洛倫茲力F的相互關(guān)系圖中,畫得正確的是(其中B、F、v兩兩垂直)()解析 由于B、F、v兩兩垂直,根據(jù)左手定則得A、B、D選項(xiàng)中電荷所受的洛倫茲力都與圖示F的方向相反,故A、B、D錯(cuò)誤,C正確。答案 C安培力是洛倫茲力的宏觀體現(xiàn)洛倫茲力是安培力的微觀描述二、洛倫茲力的大小洛倫茲力與安培力的關(guān)系 分類洛倫茲力安培力區(qū)別洛倫茲力是指單個(gè)運(yùn)動(dòng)的帶電粒子所受到的磁場(chǎng)力安培力是指通電直導(dǎo)線所

3、受到的磁場(chǎng)力洛倫茲力不做功安培力可以做功聯(lián)系安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn),洛倫茲力是安培力的微觀本質(zhì);大小關(guān)系:F安=NF洛(N是導(dǎo)體中定向運(yùn)動(dòng)的電荷數(shù));方向關(guān)系:洛倫茲力與安培力均可用左手定則進(jìn)行判斷洛倫茲力大小的理解要點(diǎn)洛倫茲力:F=qvBsin ,為電荷運(yùn)動(dòng)的方向與磁場(chǎng)方向的夾角。(1)當(dāng)=90時(shí),即電荷運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí),洛倫茲力最大,F=qvB。(2)當(dāng)=0或=180時(shí),即電荷運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向平行時(shí),F=0。(3)當(dāng)v=0,即電荷在磁場(chǎng)中靜止時(shí),F=0。例2 如圖所示,各圖中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B,帶電粒子的速率均為v,所帶電荷量均為q。試求出圖中帶電粒子所受洛倫茲力的

4、大小,并指出洛倫茲力的方向。電子槍電子束熒光屏偏轉(zhuǎn)線圈原理圖三、電子束的磁偏轉(zhuǎn)速度選擇器原理圖原理圖等離子體磁流體發(fā)電機(jī)洛倫茲力與電場(chǎng)力的比較 分類洛倫茲力電場(chǎng)力作用條件運(yùn)動(dòng)電荷的速度方向與B不平行時(shí),運(yùn)動(dòng)電荷才受到洛倫茲力帶電粒子只要處在電場(chǎng)中,就一定受到電場(chǎng)力大小方向F=qvBsin ,方向與B垂直,與v垂直,用左手定則判斷F=qE,F的方向與E同向或反向特點(diǎn)洛倫茲力永不做功電場(chǎng)力可做正功、負(fù)功或不做功相同點(diǎn)反映了電場(chǎng)和磁場(chǎng)都具有能施加力的性質(zhì)例3 如圖所示,兩個(gè)完全相同的帶等量正電荷的小球a和b,從同一高度自由落下,分別穿過高度相同的水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng),落到地面上。 (1)設(shè)兩球運(yùn)動(dòng)所用的總時(shí)間分別為ta、tb,則()A.ta=tb B.tatb C.tatb D.條件不足,無法比較解析 分析兩球在豎直方向上的受力和運(yùn)動(dòng)情況。(1)a球進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)后,始終受到水平向右的靜電力F電=qE作用,這個(gè)力不會(huì)改變a在豎直方向運(yùn)動(dòng)的速度,故它下落的總時(shí)間ta與沒有電場(chǎng)時(shí)自由下落的時(shí)間t0相同。b球以某一速度進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)瞬間它就受到水平向右的洛倫茲力作用,這個(gè)力只改變速度方向,會(huì)使速度方向向右發(fā)生偏轉(zhuǎn),又因?yàn)槁鍌惼澚κ冀K與速度方向垂直,當(dāng)速度方向變化時(shí),洛倫茲力的方向也發(fā)生變化,不再沿水平方向。如圖為小球b在磁場(chǎng)中某一位置時(shí)的受力情況,從圖中可以看出洛倫茲力F洛的豎直分量F