莫佩雯 運動電荷在磁場中受到的力

人教版選修3—1第三章磁場第五節(jié)：運動電荷在磁場中受到的力☆．溫故知新……一．磁場對電流有力的作用

------（安培力F）F安＝BIL二．電荷的定向移動形成

------（電流I）I磁場對電流有力的作用，那么磁場對運動電荷有力的作用嗎？

陰極射線管——從陰極發(fā)射出電子，在陰陽兩極間的高壓作用下，使電子加速，形成電子束，轟擊到長條形的熒光屏上激發(fā)出熒光，可以顯示電子束的運動軌跡。一、觀察陰極射線在磁場中的偏轉觀察電子束運動徑跡的裝置

【實驗現(xiàn)象】電子束在磁場中的發(fā)生偏轉。磁場對運動電荷有作用力------洛倫茲力★.

洛侖茲力：

1．定義：磁場對運動電荷有作用力，我們把它稱做洛侖茲力。2．洛侖茲力與安培力的關系：IBFvvvvvvvv

作用于通電導線上的安培力就是作用于運動電荷上的洛侖茲力的合力。

宏觀上：安培力

F(B→I)

對象：整個導線微觀上：洛侖茲力

f(B→q）

對象:單個電荷二、洛倫茲力的方向

推理：安培力的方向用左手定則判定，而安培力是大量運動電荷所受洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，因此洛倫茲力的方向也可以用左手定則來判定?！白笫侄▌t”手心：磁感線垂直穿入（B）四指方向:正電荷運動方向（V）

（電流方向）大拇指方向:洛侖茲力方向（

f）?四指所指的是正電荷運動的方向，若為負電荷應使四指指向負電荷運動的反方向。vffv★.課堂練習1．判定下列粒子剛進入磁場時所受的洛倫茲力的方向ff-qV（2）B+qV（1）B+qV（3）f-qV（4）f1、下列各圖中帶電粒子剛剛進入磁場，試判斷這時粒子所受洛倫茲力的方向+V垂直紙面向外垂直紙面向里+V課堂練習:+VVF=0F=0三、洛倫茲力的大小:IBFfv[例]：有一端長為L的通電導線，橫截面積為S，單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，每個自由電荷的電量為q，定向移動的平均速率為v，把這段導線垂直地放入磁感應強度為B的勻強磁場中，求：每個自由電荷受到的洛侖茲力f

的大小

?求:①導線中的電流:②所受到的安培力:I=nqsvF=BIL=BnqsvL③運動電荷的總數(shù):N=nsL④單個運動電荷所受到的作用力:

f=F/N=F/nsL

即:◆...洛倫茲力:f=qvB☆．洛倫茲力的大小……1．公式:2．適用條件:當v⊥B

時f=qvB

當v∥B時f=0

（電荷不受洛侖茲力作用）3.單位：f（N）q（c）v（m/s）B（T）fv0BBVVBVV◆...洛倫茲力:f洛=qvB（v⊥B

）BvFθvθBV2V1當V與B成一角度θ時

F洛=qVBsinθ

思考題1、電子的速率v=3.0×106m/s,垂直射入勻強磁場中，它受到的洛倫茲力大小為F=4.8×10–14N，求①勻強磁場的磁感應強度B的大小為多少？②若電子速率為v=5.0×106m/s，它受到的洛倫茲力是多大？N②根據(jù)：解：①根據(jù)：T☆．思考與討論……

（1）洛倫茲力方向與帶電粒子的運動方向有什么關系？洛倫茲力方向與帶電粒子運動方向垂直

（2）洛倫茲力帶電粒子運動的速度有什么影響？

只改變粒子速度的方向，不改變粒子速度的大小

（3）洛倫茲力對帶電粒子做的功是多少？

由于洛倫茲力方向始終與帶電粒子運動方向垂直，所以洛倫茲力對運動電荷不做功,動能不變。f⊥vf⊥B★.課堂練習2．

當一帶正電q的粒子以速度v沿螺線管中軸線進入該通電螺線管，若不計重力，則:()A．帶電粒子速度大小改變；B．帶電粒子速度方向改變；C．帶電粒子速度大小不變；D．帶電粒子速度方向不變。C、D帶電粒子做：勻速直線運動UV

電荷在電場中一定要受到電場力的作用運動電荷在磁場中不一定要受到洛倫茲力的作用電場力F=qE洛倫茲力F=qvB電場力方向與電場方向平行洛倫茲力方向與磁場方向垂直電場力對運動的電荷不一定做功洛倫茲力對運動的電荷一定不做功思考與討論你能指出電場和磁場對電荷作用力的不同嗎？1、大小的不同：2、方向的不同：3、作用關系的不同：4、做功的不同：電視顯像管的工作原理電視顯像管應用了電子束在磁場中的偏轉原理。電子束射向熒光屏就能發(fā)光，一束電子束只能使熒光屏上的一個點發(fā)光，而通過偏轉線圈中磁場的偏轉就可以使整個熒光屏發(fā)光。B宇宙射線從太陽或其他星體上，時刻都有大量的高能粒子流放出，稱為宇宙射線。這些高能粒子流若都到達地球，將對地球上的生物帶來危害。但由于地球周圍存在磁場，在洛倫茲力的作用下，改變了宇宙射線中帶電粒子的運動方向，從而對宇宙射線起了一定的阻擋作用。美麗的極光美麗的極光美麗的極光美麗的極光

美麗的極光是來自哪里？怎么樣形成的？

極光是太陽風中的帶電粒子撞擊地球的大氣分子產(chǎn)生的現(xiàn)象。這些帶電粒子會受到磁場的吸引，地球本身就是一個磁場，磁極位于地理極點附近，由于磁極處磁力最強，所以吸引的帶電粒子最多，極光就很明顯。而低緯度地區(qū)磁力很弱，沖進大氣層的帶電粒子也很少，所以看不見極光。

★.能力·思維·方法:如圖所示，質量為m、帶電量為q的小球，在傾角為θ的光滑斜面上由靜止下滑，勻強磁場的感應強度為B，方向垂直紙面向外，若帶電小球下滑后某時刻對斜面的作用力恰好為0，問：小球所帶電荷的性質如何?此時小球的下滑速度和下滑位移各是多大?【解析】小球為何會對斜面的壓力為0，受力分析可得小球所受洛倫茲力垂直斜面向上，GGFNf◆.由小球沿斜面向下運動可知小球帶正電.壓力為0時有：mgcos

=Bqv可得v=mgcos

/Bq-------------小球沿斜面向下的加速度為:a=gsin

且為勻加速，可由v２=2as得：s=m2gcos2

/(2B2q2sin

).思考題1、如圖所示，豎直放置的光滑絕緣的半圓形的軌道，軌道半徑為R，處于垂直于紙面向外的勻強磁場中，磁感應強度為B。一質量為m帶電量為＋q

的小球由靜止自A端滑下，問它能否滑到與A等高的C點？若能滑到速度大小為多少？AC答:能，VC=0◆.洛倫茲力不做功，不會改變電荷速度大小。VfGFNB解析：帶電小球不動，而磁場運動，也可以看作是帶電小球相對于磁場沿相反方向運動，故磁場相對于小球運動時，小球同樣會受到洛倫茲力的作用?，F(xiàn)要使小球從水平面飄起應使小球受到豎直向上的洛倫茲力的作用，其臨界條件是洛倫茲力恰好等于重力的大小，即qvB=mg，所以磁場運動的最小速度為mg/qB，由左手定則可知，若磁場不動，小球應向右運動，則當小球不動時，磁場運動方向應為水平向左?！?課堂練習:【題4】如圖所示，一個質量為m，電荷量為q的帶正電的小帶球停在絕緣水平上，并處在磁感應強度為B，方向垂直紙面向里的勻強磁場中，若要使小球飄離水平面，則此勻強磁場的最小移動速度為（）A.mg/qB,水平向右B.mg/qB,水平向左C.mg/qB,垂直紙面向外D.