磁場對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用(優(yōu)秀課件)

磁場對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用+

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受力嗎？美麗的北極極光同學(xué)們知道極光是怎樣形成的嗎？答：電荷的定向移動(dòng)形成電流.

物理學(xué)中規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞣较?電流的微觀表達(dá)式為問題思考1、電流是怎樣形成的?電流的方向是怎樣規(guī)定的?電流的微觀表達(dá)式（決定式）是什么?答：磁場對(duì)電流的作用力稱為安培力.安培力的方向用左手定則來判斷.其大小為F=BIL(B⊥L)2、什么叫做安培力?怎樣判斷安培力的方向?安培力的大小為多少?猜想:

既然磁場對(duì)電流有力的作用，而電流又是由電荷定向移動(dòng)形成的，那么很有可能是磁場對(duì)定向移動(dòng)的電荷有力的作用。實(shí)驗(yàn)：用陰極射線管研究磁場對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用。

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證在真空玻璃管內(nèi)安裝一個(gè)陰極、一個(gè)陽極.陰極接高電壓的負(fù)極、陽極接正極.陰極能夠發(fā)射電子,電子束在兩極之間的電場力的作用下從陰極飛向陽極.這個(gè)管子叫做陰極射線管.為了顯示電子束運(yùn)動(dòng)的情況,管內(nèi)裝有長條形的熒光屏,屏上的物質(zhì)受到電子的撞擊時(shí)能夠發(fā)光,顯示出電子束的運(yùn)動(dòng)軌跡。[實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象]

當(dāng)電子射線管的周圍不存在磁場時(shí)，電子的運(yùn)動(dòng)軌跡是直線。當(dāng)電子射線管的周圍存在磁場時(shí)，電子的運(yùn)動(dòng)軌跡是曲線。[實(shí)驗(yàn)結(jié)論]

運(yùn)動(dòng)電荷確實(shí)受到了磁場的作用力，這個(gè)力通常叫做洛倫茲力。洛倫茲，荷蘭物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家，1853年7月18日生于阿納姆，并在該地上小學(xué)和中學(xué)，成績優(yōu)異，少年時(shí)就對(duì)物理學(xué)感興趣，同時(shí)還廣泛地閱讀歷史和小說，并且熟練地掌握多門外語。1870年洛倫茲考入萊頓大學(xué)，學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)、物理和天文。1875年獲博士學(xué)位。

1895年，洛倫茲首先提出了運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生磁場和磁場對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有作用力的觀點(diǎn)，為紀(jì)念他，人們稱這種力為洛倫茲力。洛倫茲認(rèn)為一切物質(zhì)分子都含有電子，陰極射線的粒子就是電子。把以太與物質(zhì)的相互作用歸結(jié)為以太與電子的相互作用。這一理論成功地解釋了塞曼效應(yīng)，與塞曼一起獲1902年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。洛倫茲于1928年2月4日在荷蘭的哈勃姆去世，終年75歲。為了悼念這位荷蘭近代文化的巨人，舉行葬禮的那天，荷蘭全國的電信、電話中止三分鐘。世界各地科學(xué)界的著名人物參加了葬禮。愛因斯坦在洛倫茲墓前致詞說：洛倫茲的成就“對(duì)我產(chǎn)生了最偉大的影響”，他是“我們時(shí)代最偉大、最高尚的人”。

洛倫茲（1853—1928）一.洛倫茲力1.概念：磁場對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力叫做洛倫茲力。2.F洛與F安的關(guān)系：F安＝NF洛（N為受到的洛倫茲力的運(yùn)動(dòng)電荷的總個(gè)數(shù)）◆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)。用左手定則來判定伸開左手，使大姆指跟其余四個(gè)手指垂直，且處于同一平面內(nèi)，把手放入磁場中，讓磁感線垂直穿入手心，四指指向正電荷運(yùn)動(dòng)的方向，那么，拇指所指的方向就是正電荷所受洛侖茲力的方向．二、洛倫茲力的方向vF思考:

如果運(yùn)動(dòng)的是負(fù)電荷而不是正電荷，該怎樣判定它所受到的洛倫茲力的方向呢？vF如果運(yùn)動(dòng)的是負(fù)電荷，則四指指向負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的反方向，那么拇指所指的方向就是負(fù)電荷所受洛倫茲力的方向。判定方法：VF×××××××××B×××××××××B++++FVV垂直紙面向外VVFV習(xí)題1、下列各圖中帶電粒子剛剛進(jìn)入磁場，試判斷這時(shí)粒子所受洛倫茲力的方向垂直紙面向里F2、判斷下列各圖帶電粒子所受的洛倫茲力的方向或帶電粒子的帶電性×××××××××VFV垂直紙面向外VFVB垂直紙面向里

既然安培力為洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，那么我們用導(dǎo)體所受的安培力來除以這段導(dǎo)體所含有的自由電荷數(shù)，不就可以求出每個(gè)自由電荷所受的洛倫茲力了嗎？想一想1.公式推導(dǎo)：F=qvB三.洛倫茲力的大小設(shè)通電導(dǎo)體的長度：L橫截面積：S單位體積內(nèi)的電荷數(shù)：n每個(gè)電荷的帶電量：q電荷定向移動(dòng)的速率：vI=nqvSF安＝qvB(nLS)F安=BIL若v與B間的夾角為θ，則F=qvBsinθ

2.公式：F=qvB

(只適用于v⊥B的情況)vv2v1B

當(dāng)速度方向與磁場方向有夾角時(shí)可采用把速度分解的辦法來求洛倫茲的大小.θ=0度時(shí)，f=0;θ=90度時(shí)，f=qvB思考與討論：

帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，洛倫茲力對(duì)帶電粒子是否做功？3.特點(diǎn)：①F洛⊥B,F洛⊥V(垂直于v和B所決定的平面)②洛倫茲力對(duì)電荷不做功[例1]一個(gè)電子的速率V=3×106m/s，垂直射入B=0.1T的勻強(qiáng)磁場中，它所受的洛倫茲力為多大？（e=1.6×10-19C）解：F=qvB=evB=1.6×10-19×3×106×0.1N=4.8×10-14N四.洛倫茲力的作用從太陽或其他星體上，時(shí)刻都有大量的高能粒子流放出，稱為宇宙射線。這些高能粒子流，如果都到達(dá)地球，將對(duì)地球上的生物帶來危害。慶幸的是，地球周圍存在地磁場，改變了宇宙射線中帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向，對(duì)宇宙射線起了一定的阻擋作用。3、方向判定：左手定則.F⊥B,F⊥V(F垂直于v和B所決定的平面)2、產(chǎn)生條件：電荷在磁場中運(yùn)動(dòng)，且V與B不平行.☆小結(jié)洛倫茲力1、定義：磁場對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力.施力物體：磁場；受力物體：運(yùn)動(dòng)電荷.4、大?。ü剑篎=qvB

(只適用于v⊥B的情況).5、做功與能量轉(zhuǎn)化：洛倫茲力對(duì)電荷不做功，無能量轉(zhuǎn)化.帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)1、運(yùn)動(dòng)方向與磁場平行時(shí)不受洛倫茲力，做勻速直線運(yùn)動(dòng)。2、運(yùn)動(dòng)方向與磁場垂直時(shí)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。由qvB=mv2/R

得R=mv/qB由qvB=mR4π2/

T2得T=2πm/qB謝謝大家！判斷下圖中帶電粒子（電量q，重力不計(jì)）所受洛倫茲力的大小和方向：F一、運(yùn)動(dòng)形式1、運(yùn)動(dòng)方向與磁場平行時(shí)不受洛倫茲力，做勻速直線運(yùn)動(dòng)。2、運(yùn)動(dòng)方向與磁場垂直時(shí)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力就是它做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由qvB=mv2/R得R=mv/qB由qvB=mR4π2/

T2得T=2πm/qB1、如圖所示，一束電子（電量為e）以速度v垂直從A點(diǎn)射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，寬度為d的勻強(qiáng)磁場中，且與磁場的邊界垂直，通過磁場時(shí)速度方向與電子原來入射方向的夾角是30°，則：電子的質(zhì)量是

，通過磁場的時(shí)間是

。300vBABvd一、磁場作用下粒子的偏轉(zhuǎn)解：因?yàn)樗俣确较蚺c電子原來入射方向的夾角是30°，所以粒子轉(zhuǎn)過的角度是30°

即角AOB=30°，所以半徑r=2d

由r=mv/qB得，m=qBr/v=2dqB/v

t=T/12=πm/6qB=πd/3v方法總結(jié)畫軌跡找圓心定半徑2.圖中MN表示真空室中垂直于紙面的平板，它的一側(cè)有勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。一帶電粒子從平板上的狹縫O處以垂直于平板的初速v射入磁場區(qū)域，最后到達(dá)平板上的P點(diǎn)。已知B、v以及P到O的距離l

．不計(jì)重力,求此粒子的電荷q