《洛伦兹力》.ppt

1895年，洛伦兹首先提出了运动电荷产生 磁场和磁场对运动电荷有作用力的观点，为纪 念他，人们称这种力为洛伦兹力。
洛伦兹认为一切物质分子都含有电子，阴 极射线的粒子就是电子。把以太与物质的相互 作用归结为以太与电子的相互作用。这一理论 成功地解释了塞曼效应，与塞曼一起获1902年 诺贝尔物理学奖。
洛伦兹于1928年2月4日在荷兰的哈勃姆去 世，终年75岁。为了悼念这位荷兰近代文化的 巨人，举行葬礼的那天，荷兰全国的电信、电 话中止三分钟。世界各地科学界的著名人物参 加了葬礼。爱因斯坦在洛伦兹墓前致词说：洛 伦兹的成就“对我产生了最伟大的影响”，他 是“我们时代最伟大、最高尚的人”。
（1）通电导线中的电流 I nqvS
（2）通电导线所受的安培力
v
F安 BIL B(nqvS)L
I v
（3）这段导线内的自由电荷数 N nSL
（4）每个电荷所受的洛伦兹力
F
vLeabharlann Baidu
F洛
F安 N
B(nqvS)L nSL
qvB
v
三、洛伦兹力大小
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
实验探究:磁场对运动电荷是否有力的作用？ 阴极射线管 磁铁
[实验现象] 当电子射线管的周围 不存在磁场时，电子的运动轨迹 是直线。 当电子射线管的周围存在磁场时， 电子的运动轨迹是曲线。
[实验结论] 运动电荷确实受到了 磁场的作用力，这个力通常叫做 洛伦兹力。
洛伦兹（1853—1928）
洛伦兹，荷兰物理学家、数学家，1853年7月 18日生于阿纳姆，并在该地上小学和中学，成 绩优异，少年时就对物理学感兴趣，同时还广 泛地阅读历史和小说，并且熟练地掌握多门外 语。 1870年洛伦兹考入莱顿大学，学习数学、 物理和天文。1875年获博士学位。
F洛为N，q为C，v为m/s，B为T
特例:
F洛 qvB (v⊥B） F洛 0 (v∥B）
课堂练习
电子的速率v=3×106m/s,垂直射入B=0.10T的匀强磁场中，
它受到的洛伦兹力是多大？并与它在地球上受到的重力作比较。 （电子的电荷量e=3.0×10-7C,m=9.1×10-31kg）
解：因为v垂直B，所以所受洛伦兹力大小
一.洛伦兹力
1.定义：磁场对运动电荷的作用力叫做 洛伦兹力。
2. F洛与F安的关系? F安=NF洛（N为受到的洛伦兹力的运动电 荷的总个数）
◆安培力是洛伦兹力的宏观表现。 ◆洛伦兹力是安培力的微观本质。
探究二：洛伦兹力的方向
还是用左手定则来判定？
F
v
思考:
如果运动的是负电 荷而不是正电荷， 该怎样判定它所受 到的洛伦兹力的方 向呢？
F洛=qvB =1.60×10-19×3×106×0.10N =4.8×10-14N
四、深化应用： 带电粒子在匀强磁场中的运动
当V平行B时，F=0， 带电粒子以速度v作 匀速直线 运动。
当v与B垂直时，因为洛伦兹力的方向始终 与运动方向 垂直 ，只改变速度的 方向， 不改变速度的 大小，只有 匀速圆周运动 才 具有这种特点，所以带电粒子垂直进入匀强 磁场后做 匀速圆周运动 .
带电粒子带匀强磁场中的运动分析
带电粒子垂直进入匀强磁场做 匀速圆周运动。
F洛 F向
v2 m
Bqv
r
T 2r
v
r mv Bq
T 2m
Bq
小结：
• 运动电荷在磁场中所受的磁场力叫洛伦兹力． • 洛伦兹力的方向可由左手定则来判定．
• 洛伦兹力大小为 F qvBsin
四、洛伦兹力的应用
判定方法：如果运动的是负电荷，
则四指指向负电荷运动 的反方向，那么拇指所 指的方向就是负电荷所 受洛伦兹力的方向。
【例题1】判断图中带电粒子所受洛仑兹力的方向 ： 【例题2】依运动轨迹，判断图中带电粒子的电性。
讨论：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
F洛 qvB (v垂直B）
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?
F洛 qvB sin
V
B∥
B
B⊥
θ为B和v 之间的夹角 F洛
B⊥
B
θ
B∥ v
三、洛伦兹力大小
当运动电荷的速度v方向与磁感应强度B方 向的夹角为θ，电荷所受的洛伦兹力大小为
F洛 qvB sin
上式中各量的单位：
美丽神奇的北极光
北极光的相关资料
北极光是出现于星球北极的高磁纬地区上 空的一种绚丽多彩的发光现象。
它是来自大气外的宇宙射线（即一束束高 速带电粒子流）撞击大气中的粒子（氧、氮原 子），使之电离发光。从四面八方射向地球的 带电粒子，只有南北两极附近的粒子可以到达 地球，其余的粒子则由于受到地球磁场的作用 运动方向发生了改变，无法到达地球。
北极附近的阿拉斯加、北加拿大是观赏北 极光的最佳地点。
磁场对运动电荷的作用 洛伦兹力
什么是安培 力？
电流是怎么 形成的？
猜想:
安培力的产生的实质： 磁场对定向移动的电荷 有力的作用。
实验验证
实验：用阴极射线管研究磁场对运动电荷的作用。
在真空玻璃管内安装一 个阴极、一个阳极.阴 极接高电压的负极、阳 极接正极.阴极能够发 射电子,电子束在两极 之间的电场力的作用下 从阴极飞向阳极.这个 管子叫做阴极射线管.
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
想一想
既然安培力为洛伦兹力的宏 观表现，那么我们用导体所 受的安培力来除以这段导体 所含有的自由电荷数，不就 可以求出每个自由电荷所受 的洛伦兹力了吗？
探究三：洛伦兹力大小
设有一段长为L，横截面积为S的直导线，单位体积内的自 由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，自由电荷定向移动 的速率为v。这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为B的 匀强磁场中，求