《運(yùn)動電荷在磁場中受到的力》.ppt

1、第三章 磁場,第五節(jié) 運(yùn)動電荷在磁場中受到的力,電視機(jī)，是我們家里常見的家用電器，有的叫顯像管電視，有的叫液晶電視。那么顯像管電視機(jī)是如何工作的呢？這節(jié)課我們就來認(rèn)識下。,1. 判斷安培力的方向,2. 安培力大小的一般計(jì)算方法,F = ILBsin ,知識回顧,磁場對通電導(dǎo)線（電流）有力的作用，而電流是電荷的定向運(yùn)動形成的，由此你想到了什么？,磁場可能對運(yùn)動電荷有力的作用。,導(dǎo)體中的電流是由電荷的定向移動產(chǎn)生的,電流是如何形成的？,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 在沒有外磁場時(shí)，電子束沿直線運(yùn)動，將磁鐵靠近陰極射線管，發(fā)現(xiàn)電子束運(yùn)動軌跡發(fā)生了彎曲。 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 磁場對運(yùn)動電荷有力的作用。,通過觀看視頻，陰極射線在磁場

2、中的偏轉(zhuǎn)演示實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生了解微觀粒子在磁場中受到力的作用。,8/1/2020,洛倫茲力的方向,1.實(shí)驗(yàn)探究： 磁場對運(yùn)動電荷是否有力的作用 （1）探究過程,無外加磁場時(shí)，陰極射線管中電子束的運(yùn)動軌跡為直線,8/1/2020,外加蹄形磁鐵時(shí)，陰極射線管中電子束運(yùn)動軌跡發(fā)生彎曲 交換磁鐵N、S極，電子束的偏轉(zhuǎn)方向與之前相反 換用兩個(gè)蹄形磁鐵時(shí)，電子束的偏轉(zhuǎn)角度增大,洛倫茲 （1853 1928）,一、洛倫茲力,2. 洛倫茲力與安培力的關(guān)系：,1. 磁場對運(yùn)動電荷有力的作用， 這個(gè)力叫做洛侖茲力。,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)。,安培力,洛侖茲力,磁場對電流的作用,磁場對運(yùn)

3、動電荷的作用,因,果,微觀原因,宏觀表現(xiàn),猜想：能不能用左手定則來判定？ 推理：我們曾經(jīng)用左手定則判定安培力的方向。大量定 向移動電荷所受洛倫茲力宏觀表現(xiàn)為安培力， 因此，可以用左手定則判定洛倫茲力的方向。 驗(yàn)證：嘗試不同方向的磁場對電子束的不同影響，判斷 運(yùn)動的電子束在各種方向的磁場中的受力方向。,洛侖茲力 F洛 的方向如何確定？,10,1. 伸開左手，使拇指與其余四指垂直，并且都與手掌在同一平面內(nèi)，讓磁感線垂直穿過手心，若四指指向正電荷運(yùn)動的方向，那么拇指所指的方向就是正電荷所受洛倫茲力的方向。,二、洛倫茲力的方向 左手定則,2. 若四指指向負(fù)電荷運(yùn)動的反方向，那么拇指所指的方向就是負(fù)電荷

4、所受洛倫茲力的方向。,1. 以相同速度進(jìn)入同一磁場的正、負(fù)電荷受到的洛倫茲力方向相反。 2洛倫茲力的方向既垂直于磁場，又垂直于速度，即垂直于 v 和 B 所組成的平面。,8/1/2020,思考 1.判斷下列說法的正誤 （1）洛倫茲力方向一定與電荷的運(yùn)動方向垂直，磁場方向也一定與電荷的運(yùn)動方向垂直。（ ） （2）運(yùn)動電荷在某處不受洛倫茲力的作用，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為 0。 （ ） （3）如果把q改為q ，且速度反向，則洛倫茲力的方向不變。 （ ）,例1. 試判斷下圖中的帶電粒子剛進(jìn)入磁場時(shí)所受洛倫茲力的方向 。,F 垂直于紙面向外,F 垂直于紙面向外,如果帶電粒子射入勻強(qiáng)磁場時(shí)（不計(jì)粒子重力

5、），初速度 v0 跟磁感強(qiáng)度 B 的方向平行，粒子將做什么運(yùn)動？,以初速度 v0 做勻速直線運(yùn)動,試判斷：圖中的帶電粒子剛進(jìn)入磁場時(shí)所受的洛倫茲力的情況如何？,類比：我們知道，當(dāng)電流方向跟磁場方向平行時(shí)安培力等于0 。當(dāng)帶電粒子的運(yùn)動方向與磁場方向平行時(shí)，洛倫茲力最小 F洛 = 0。,( vB ),三、洛倫茲力的大小,電荷量為 q 的粒子以速度 v 運(yùn)動時(shí)，如果速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，那么粒子所受的洛倫茲力為：,F洛 = qvB,當(dāng) vB 時(shí)， F洛 = 0,若帶電粒子不垂直射入磁場，粒子受到的洛倫茲力又如何呢?,B,v,F,v2,v1,v,F洛 = qvBsin ( 為 B 與 v 的

6、夾角 ),安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，洛倫茲力是安培力微觀表現(xiàn)。,2. 大小關(guān)系：F安 NF洛（N是導(dǎo)體中運(yùn)動的電荷數(shù)）。,3. 方向關(guān)系：F安 與 F洛方向相同。,4. F安與 F洛 本質(zhì)都是磁場對運(yùn)動電荷的作用力。,洛倫茲力與安培力的關(guān)系,例2. 一初速度為零的質(zhì)子（質(zhì)量 m = 1.67 kg ，電荷量 q = 1.6 C ），經(jīng)過電壓為 3340 V 的電場加速后，垂直進(jìn)入磁場感應(yīng)強(qiáng)度為 5.0 T 的勻強(qiáng)磁場中，質(zhì)子所受洛侖磁力為多大？,解析：由動能定理：qU = 則質(zhì)子所受洛倫慈力 F = qvB = qB = 6.4 N 。,1. 關(guān)于安培力和洛倫茲力，下列說法正確的是( ) A

7、. 安培力和洛倫茲力是性質(zhì)完全不同的兩種力 B. 安培力和洛倫茲力，其本質(zhì)都是磁場對運(yùn)動電荷的作用力 C. 安培力和洛倫茲力，二者是等價(jià)的 D. 安培力對通電導(dǎo)體能做功，但洛倫茲力對運(yùn)動電荷不能做功,BD,四、電視顯像管的工作原理,顯像管的介紹,原理：電子束在磁場中偏轉(zhuǎn)。,主要構(gòu)造:,電子槍（陰極）、偏轉(zhuǎn)線圈、熒光屏等。,電子束從最上一行到掃描到最后一行叫做一場。電視中每秒要進(jìn)行50場掃描，因?yàn)槿搜鄣摹耙曈X暫留”，所以我們會感覺整個(gè)熒光屏都在發(fā)光。,電視顯像管發(fā)射電子，在加速電場中被加速后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場。在偏轉(zhuǎn)磁場作用下，電子束在熒光屏上掃描。電子束在熒光屏上掃描一行后，迅速返回(如圖中虛線所示

8、)，再做下一行掃描，直到熒光屏的下端。,1. 洛倫茲力：運(yùn)動電荷在磁場中受到的作用力。,安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn),2. 洛倫茲力方向的判斷：左手定則。,Fv、B 所在的平面；負(fù)電荷的方向與正電荷的相反,3. 洛倫茲力的大?。篎 = qvBsin （ 為 B 與 v 的夾角）,4. 電視顯像管的工作原理,1. 試判斷各圖中帶電粒子受洛倫茲力的方向、或帶電粒子的電性、或帶點(diǎn)粒子的運(yùn)動方向。,洛倫茲力方向 垂直紙面向里,洛倫茲力方向 垂直紙面向外,F洛,BC,2. 下列說法中正確的是（ ） A. 磁場方向、電荷運(yùn)動方向、洛侖茲力方向三者總是互相垂直的 B. 洛侖茲力方向一定既垂直于磁場方向，又垂直于電荷運(yùn)動方向 C. 電荷運(yùn)動方向與磁場方向可能垂直，也可能不垂直，但洛侖茲力方向一定與磁場方向和運(yùn)動方向都垂直 D. 根據(jù)電荷運(yùn)動方向和洛侖茲力方向，一定能確定磁場方向,3. 當(dāng)一帶正電 q 的粒子以速度 v 沿螺線管中軸線進(jìn)入該通電螺線管，若不計(jì)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,CD,U,4. 擺長為 L 的單擺在勻強(qiáng)磁場中擺動，擺動中擺線始終繃緊，若擺球帶正電，電量為 q，質(zhì)量為 m，磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B，細(xì)繩