湖南省长郡中学高中物理 第三章 第五节 运动电荷在磁场中受到的力课件 新人教版选修3-1

若有一段长度为L的通电导线，横截面积 为S，单位体积中含有的自由电荷数为n，每个 自由电荷的电量为q，定向移动的平均速率为 v，将这段导线垂直于磁场方向放入磁感应强 度为B的匀强磁场中。 [推导] 这段导体所受的安培力： F=BIL I的微观表达式：I=nqsv 这段导体中含有的自由电荷数：N=nLs 每个自由电荷所受的洛伦兹力大小 ：
若有一段长度为L的通电导线，横截面积 为S，单位体积中含有的自由电荷数为n，每个 自由电荷的电量为q，定向移动的平均速率为 v，将这段导线垂直于磁场方向放入磁感应强 度为B的匀强磁场中。 [推导] 这段导体所受的安培力： F=BIL I的微观表达式：I=nqsv 这段导体中含有的自由电荷数：N=nLs 每个自由电荷所受的洛伦兹力大小 ：
B v F 甲 乙 F B v 丙
B
v
B v
丁
[训练加固] 试判断下图中的带电粒子刚进入磁场 时所受的洛伦兹力的方向.
B v F 甲 乙 F B v 丙 F垂直于 纸面向外 B v 丁
B v
[训练加固] 试判断下图中的带电粒子刚进入磁场 时所受的洛伦兹力的方向.
B v F 甲 乙 F B v 丙 F垂直于 纸面向外 B v F垂直于 纸面向外 B v
1. 以相同速度进入同一磁场的正、负 电荷受到的洛伦兹力方向相反;
F洛
2. 洛伦兹力的方向垂直于v和B组成的平面
B
v
洛伦兹力的特点：
洛伦兹力的特点：
1. 洛伦兹力的方向既垂直于磁场，又垂直于 速度，即垂直于v和B所组成的平面
洛伦兹力的特点：
1. 洛伦兹力的方向既垂直于磁场，又垂直于 速度，即垂直于v和B所组成的平面 2. 洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度 的大小
洛
[问题]若带电粒子不垂直射入磁场，电子 受到的洛伦兹力又如何呢？
v
F洛 qvB sin
为B和 F 洛
B v之间 的夹角
B⊥ B∥ v

B∥ B⊥

B
当运动电荷的速度v方向与磁感应强 度B方向的夹角为，电荷所受的洛伦兹力 大小为： F qvB sin
洛
上式中各量的单位： F洛为N，q为C，v为m/s，B为T
若有一段长度为L的通电导线，横截面积 为S，单位体积中含有的自由电荷数为n，每个 自由电荷的电量为q，定向移动的平均速率为 v，将这段导线垂直于磁场方向放入磁感应强 度为B的匀强磁场中。 [推导] 这段导体所受的安培力： F=BIL I的微观表达式：I=nqsv 这段导体中含有的自由电荷数：
若有一段长度为L的通电导线，横截面积 为S，单位体积中含有的自由电荷数为n，每个 自由电荷的电量为q，定向移动的平均速率为 v，将这段导线垂直于磁场方向放入磁感应强 度为B的匀强磁场中。 [推导] 这段导体所受的安培力： F=BIL I的微观表达式：I=nqsv 这段导体中含有的自由电荷数：N=nLs
B
+q E
- - - - - - - - - - - -
[课堂练习]
A. 粒子动能一定增加，电场力做正功 B. 粒子所受洛伦兹力一定增大，洛伦兹 力做正功 C. 粒子动能一定减少，洛伦兹力不做功 D. 电场力不做功，洛伦兹力做正功
++++++++++++
B
+q E
- - - - - - - - - - - -
q
v
-q
v
二、洛伦兹力的方向
左手定则：
F
q
v
-q
F
v
[训练加固] 试判断下图中的带电粒子刚进入磁场 时所受的洛伦兹力的方向.
B v 甲 乙 B v 丙
B
v
B v
丁
[训练加固] 试判断下图中的带电粒子刚进入磁场 时所受的洛伦兹力的方向.
B v F 甲 乙 B v 丙
B
v
B v
丁
[训练加固] 试判断下图中的带电粒子刚进入磁场 时所受的洛伦兹力的方向.
洛伦兹力的特点：
1. 洛伦兹力的方向既垂直于磁场，又垂直于 速度，即垂直于v和B所组成的平面 2. 洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度 的大小
3. 洛伦兹力对电荷不做功
三、洛伦兹力大小
【思考与讨论】 洛伦兹力大小可能会与 哪些因素有关?你能从安培力的表达式导出洛 伦磁力的表达式吗？
若有一段长度为L的通电导线，横截面 积为S，单位体积中含有的自由电荷数为n， 每个自由电荷的电量为q，定向移动的平均速 率为v，将这段导线垂直于磁场方向放入磁感 应强度为B的匀强磁场中。
洛伦兹力和电场力的区别：
3.电荷所受电场力方向总是平行于电场 线的切线方向；而电荷所受磁场力的方向总 是既垂直于磁场方向，又垂直于运动方向。
4.电场力要对运动电荷做功（电荷在等 势面上运动除外）；而电荷在磁场中运动 时，磁场力一定不会对电荷做功。
四、电视显像管的工作原理
原理：应用电子束磁偏转的道理
运动电荷在磁场中受到的力
【问题思考】
既然磁场对电流有力的作用，而电
流是由电荷的定向移动形成的。那么磁
场是否对运动电荷也有作用力呢？
实验：电子射线管的原理 从阴极发射出来电子，在阴阳两极间的 高压作用下，使电子加速，形成电子束，轰 击到长条形的荧光屏上激发出荧光，可以显 示电子束的运动轨迹。
实验现象：
F洛 qvB (v⊥B）
特例:
F洛 0
(v∥B）
[课堂练习]
电子的速率v=3.0×106m/s，沿着
与磁场垂直的方向射入B=0.10T的匀强
磁场中，它受到的洛伦兹力是多大？
[课堂练习]
电子的速率v=3.0×106m/s，沿着
与磁场垂直的方向射入B=0.10T的匀强
磁场中，它受到的洛伦兹力是多大？
[课堂练习]
A. 粒子动能一定增加，电场力做正功 B. 粒子所受洛伦兹力一定增大，洛伦兹 力做正功 C. 粒子动能一定减少，洛伦兹力不做功 D. 电场力不做功，洛伦兹力做正功
[答案] A
+q
++++++++++++
B
E
- - - - - - - - - - - -
小结：
洛伦兹力：
小结：
洛伦兹力： 1. 定义：磁场对运动电荷的作用力 （注：通电导线在磁场中所受安培力是 洛伦兹力的宏观表现）
若有一段长度为L的通电导线，横截面积 为S，单位体积中含有的自由电荷数为n，每个 自由电荷的电量为q，定向移动的平均速率为 v，将这段导线垂直于磁场方向放入磁感应强 度为B的匀强磁场中。 [推导] 这段导体所受的安培力： I的微观表达式： 这段导体中含有的自由电荷数：
若有一段长度为L的通电导线，横截面积 为S，单位体积中含有的自由电荷数为n，每个 自由电荷的电量为q，定向移动的平均速率为 v，将这段导线垂直于磁场方向放入磁感应强 度为B的匀强磁场中。 [推导] 这段导体所受的安培力： F=BIL I的微观表达式： 这段导体中含有的自由电荷数：
丁
[心得体会]
1. 以相同速度进入同一磁场的正、负 电荷受到的洛伦兹力方向相反; 2. 洛伦兹力的方向垂直于v和B组成的平面
[训练加固] 试判断下图中的带电粒子刚进入磁场 时所受的洛伦兹力的方向.
B v F 甲 乙 F B v 丙 F垂直于 纸面向外 B v F垂直于IL nqvSLB f qvB nLS nLS nLS
电荷量为q的粒子以速度v运动时，如果速 度方向与磁感应强度方向垂直，那么粒子所受 的洛伦兹力为： F qvB (v垂直B）
洛
[问题]若带电粒子不垂直射入磁场，电子 受到的洛伦兹力又如何呢？
v

电荷量为q的粒子以速度v运动时，如果速 度方向与磁感应强度方向垂直，那么粒子所受 的洛伦兹力为： F qvB (v垂直B）
洛伦兹力和电场力的区别：
1. 电荷在电场中一定受到电场力的作 用，与其运动状态无关；而电荷在磁场中不 一定受到磁场力作用，只有相对于磁场运动 且运动方向与磁场方向不平行的电荷才受磁 场力作用。 2. 大小：F电＝Eq，F洛=Bqvsin。
洛伦兹力和电场力的区别：
3.电荷所受电场力方向总是平行于电场 线的切线方向；而电荷所受磁场力的方向总 是既垂直于磁场方向，又垂直于运动方向。
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地面
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
v
洛伦兹力和电场力的区别：
洛伦兹力和电场力的区别：
1. 电荷在电场中一定受到电场力的作 用，与其运动状态无关；而电荷在磁场中不 一定受到磁场力作用，只有相对于磁场运动 且运动方向与磁场方向不平行的电荷才受磁 场力作用。
四、电视显像管的工作原理
︹ 思 考 与 讨 论 ︺
四、电视显像管的工作原理
原理：应用电子束磁偏转的道理
[课堂练习]
在图所示的平行板之间，电场强度E和磁 感应强度B相互垂直，具有不同水平速度的带 电粒子射入后发生偏转的情况不同。这种装置 能把具有某一特定速度的粒子选择出来，所以 E 叫做速度选择器.若带正电粒子入射速度 v , B ++++++++++++ 则下列说法正确的是( )
实验结论：
一、洛伦兹力
运动电荷在磁场中受到的作用力叫洛伦兹力.
一、洛伦兹力
运动电荷在磁场中受到的作用力叫洛伦兹力. 为什么磁场对通电导线有作用力？