运动电荷在磁场中受力28页PPT

v F v
v F
洛伦兹力方向垂直纸面向里
二、探究洛伦兹力的表达式：
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 （1）电流强度I。 （2）通电导线所受的安培力。 （3）这段导线内的自由电荷数。 （4）每个电荷所受的洛伦兹力。
当堂检测
1、如图所示，带电粒子所受洛伦兹力方向垂直纸面 向外的是 （ C ）
2、有关电荷所受电场力和洛伦兹力的说法中， 正确的是 （ BD ） A．电荷在磁场中一定受洛伦兹力的作用. B．电荷在电场中一定受电场力的作用. C．电荷受电场力的方向与该处的电场方向一致. D．电荷若受洛伦兹力，则受力方向与该处的磁 场方向垂直.
B2
F Bqv sin (为B与v的夹角）
洛伦兹力与安培力的关系： 1.安培力是洛伦兹力的集体表现，洛伦兹力是 安培力微观表现。 2.大小关系：F安＝NF洛（N是导体中运动的电 荷数） 3.方向关系：F安与F洛方向相同
4.F安与F洛本质都是磁场对运动电荷的作用力
思考与讨论：
1、洛伦兹力的方向与带电粒子的运动方向有 什么关系？ 洛伦兹力的方向既垂直于磁场方向，又垂直 于速度方向，即垂直于磁场和速度所组成的平面。
例、当一带正电q的粒子以速度v沿螺线管中轴线进 入该通电螺线管，若不计重力，则 [ ] CD A．带电粒子速度大小改变； B．带电粒子速度方向改变； C．带电粒子速度大小不变； D．带电粒子速度方向不变。
.
反思：带点粒子在磁场中受不受洛伦兹力决定于 速度的方向和磁场的方向，所以在速度已知的情 况下，一定要弄清磁场的分布特点。
I=nqsv F安＝ILB＝（nqsv）LB

(2)尽管安培力是自由电荷定向移动时受到的洛伦兹力 的宏观表现，但也不能认为安培力就简单地等于所有定向移 动电荷所受洛伦兹力的和，一般只有当导体静止时才能这样 认为；
(3)洛伦兹力恒不做功，但安培力却可以做功．
可见安培力与洛伦兹力既有紧密相关、不可分割的必然 联系，也有显著的区别．
3．洛伦兹力与电场力的比较
2．在研究电荷的运动方向与磁场方向垂直的情况时， 由左手定则可知，洛伦兹力的方向既与磁场方向垂直，又与 电荷的运动方向垂直，即洛伦兹力垂直于v和B两者所决定的 平面．
3．由于洛伦兹力的方向总是跟运动电荷的速度方向垂 直，所以洛伦兹力对运动电荷不做功，洛伦兹力只能改变电 荷速度的方向，不能改变速度的大小．
图3－5－2
有 Q＝nqL＝nq·vt，I＝Qt ，F 安＝BIL，故 F 安＝BQt L＝Bnqtvt·L＝Bqv·nL，洛伦兹力 F＝F 安/nL，故 F＝qvB.
上式为电荷垂直磁场方向运动时，电荷受到的洛伦 兹力．
2．洛伦兹力和安培力的区别与联系
(1)洛伦兹力是单个运动电荷在磁场中受到的力，而安 培力是导体中所有定向移动的自由电荷受到的洛伦兹力的宏 观表现；
2．带电粒子在复合场中运动的分析方法和思路 (1)正确进行受力分析，除重力、弹力、摩擦力外要特 别注意电场力和洛伦兹力的分析．
(2)确定带电粒子的运动状态，注意运动情况和受力情 况的结合．
(3)灵活选择不同的运动规律 ①当带电粒子在复合场中做匀速直线运动时，粒子受 力必然平衡，由平衡条件列方程求解．
磁场对运动电荷的作用力
一、洛伦兹力
1．演示实验：电子射线管发出的电子束，如图甲中的径迹是
乙中一电条子直束线的径．迹把向电下子射发线生管了放偏在转蹄，形若磁调铁换的磁磁铁场南中北，极如的图位3置－，5－则1 电子束的径迹会向上偏转．

实验现象：在暗室中可以清楚地看到，在没有磁场作用 时，电子的径迹是直线；在管外加上匀强磁场，电子的 径迹变弯曲成圆形。
结论：
带电粒子垂直进入磁场中，粒子在垂直磁场方 向的平面内做匀速圆周运动，此洛伦兹力不做 功。 问题：
一带电量为q，质量为m，速度为v的带电粒子垂 直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，其半径r 和周期T为多大？
带电粒子在磁场中运动的多解问题
临界状态不唯一形成多解 带电粒子在洛仑兹力作用下飞越有界磁场时， 由于粒子的运动轨迹是圆弧状，因此它可能 穿过去了，也可能转过180°从有界磁场的这 边反向飞出，形成多解
带电粒子在磁场中运动的多解问题
运动的重复性形成多解 带电粒子在磁场中运动时，由于某些因素的变 化，例如磁场的方向反向或者速度方向突然 反向，往往运动具有反复性，因而形成多解。
等距螺旋
例题
氘都核垂(直12 H磁场)、方氚向核入( 射13 H同)一、匀氦强核磁( 24场He，) 求以下几种情况下，它们轨道半径之 比及周期之比各是多少？（1）以相同 速率射入磁场；（2）以相同动能射入 磁场．
带电粒子做圆周运动的分析方法－ 圆心的确定
（１）已知入射方向和出射方向,可以通过入射点和出射点分 别作垂直与入射方向和出射方向的直线，两条直线的交点就 是圆弧轨道的圆心
注意圆周运动中的有关对称规律
如从同一边界射入的粒子,从同一边界射出时, 速度与边界的夹角相等,在圆形磁场区域内,沿 径向射入的粒子,必沿径向射出.
带电粒子在磁场中运动的多解问题
带电粒子的电性不确定形成多解 受洛仑兹力作用的带电粒子,可能带正电荷,也 可能带负电荷,在相同的初速度下,正、负粒子 在磁场中的轨迹不同，导致形成双解。
受力方向 轨迹形状

二、洛伦兹力与电场力的比较
评
是带电粒子在两种不同的场中受到的力，反映了磁场和
电场的力的性质，但这两种力的区别也是十分明显的。
洛伦兹力
电场力
作用 对象
仅在运动电荷的速度方向 带电粒子只要处在电场
与 B 不平行时，运动电荷才 中，一定受到电场力
受到洛伦兹力
F＝qvBsinθ，方向与 B 垂
大Байду номын сангаас、
F＝qE，F 的方向与 E
2．原理 (1)电子枪__发__射_电__子_____。 (2)电子束在磁场中__偏__转__。 (3)荧光屏被电子束撞击发光。 3．扫描：在偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场， 其方向、强弱都在_不__断__变__化___，使得电子束打在荧光屏上的 光点从上向下、从左向右不断移动。 4．偏转线圈：使电子束偏转的磁场是由两 __对__线__圈__产生的。
第三章：磁场
§3.5 运动电荷在磁场中受到的力
★复习：
导
◆.磁场对电流有力的作用 ------(安培力FA)
◆.电荷的定向移动形成 ------(电流I)
I
分析:我们已经知道磁场对电流有力的作用， 那么磁场对运动电荷有力的作用吗？
导
1.通过实验，观察阴极射线在磁场中的偏转，认识 洛伦兹力。
2.会判断洛伦兹力的方向，会计算洛伦兹力的大小。 3.了解电子束的磁偏转原理以及在科学技术中的应
例2.电子以速率V0垂直进入磁感应强度为B的匀强磁 场中，则（ AC ）
A、磁场对电子的作用力始终不做功 B、磁场对电子的作用力始终不变 C、电子的动能始终不变 D、电子的动量始终不变
例3.如图所示，一个质量为m，电荷量为q的
B

电视显像管中的扫描
在电视显像管的偏转区 中存在水平方向和竖直方向 强弱和方向都在不断变化的 偏转磁场，于是，电子枪发 出的电子束在荧光屏上的发 光点不断移动，对图像进行 扫描，扫描的路线如图所示， 从a开始，逐行进行，直到b， 且每秒要进行50场扫描，结 果，我们就感觉到荧光屏上 整个都发光了。
运动电荷在磁场中所受的力
安培力是洛伦兹力的宏观表现， 洛伦兹力是安培力的微观表现.
运动电荷在磁场中所受的力
二、洛伦兹力的方向、左手定则
f v
1、 伸开左手，使拇指和其余四个手 指垂直且处于同一平面内，让磁感线 垂直穿过手心，使四指指向正电荷运 动的方向，这时拇指所指的方向就是 ，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。
v F
所受洛伦兹力的方向 运动电荷在磁场中所受的力
例1.试判断下列图中各带电粒子所受洛伦兹力的方向.带电
粒子的电性或带电粒子的运动方向.
v
v
v
F
F
F
粒子垂直于纸 所受洛伦兹力垂
面向里运动
直于纸面向外
运动电荷在磁场中所受的力
三、洛伦兹力的大小
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
运动电荷在磁场中所受的力
洛伦兹力的方向
左手定则
洛伦兹力的方向：既跟磁场方
向垂直F⊥B，又跟电方荷的运动方
向垂直F⊥v，故洛伦兹力的方向总 是垂直于磁感线和运动电荷所在的 平面，即：F安⊥Bv平面
v F
伸开左手：
磁感线（或者有效分量）——垂直穿入手心

速率为v.这段通电导线垂
v
直磁场方向放入磁感应强
度为B的匀强磁场中，求
v
洛伦兹力
(1)通电导线中的电流 I nqvS
(2)通电导线所受的安培力
F安BILB(nq)vLS
(3)这段导线内的自由电荷数
NnSL
v
(4)每个电荷所受的洛伦兹力
Iv
F洛FN 安B(nnqS)vLLSqvBF
v v
三、洛伦兹力大小
欣赏“极光”
解释“极光”现 象
宇宙射线
地磁场
地磁场改变宇宙射线中带电粒子 的运动方向——保护作用
FL × × ×
×××
V
×××
+ FL
V
V
FL=0
V
FL=0
2：为了研究某种放射源发出的未知射线， 物理探究者把放射源置于匀强磁场中，射
线分裂成a、b、c三束，请分析三束射线的
电性。
【知识应用】：
3.（书98页第三题）在如图所示的平行板器件中，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，所以叫做速度 选择器。
3、洛伦兹力大小： F洛=qVBsinθ V⊥B F洛=qVB V∥B F洛= 0
4、特点：洛伦兹力只改变力的方向，不改变 力的大小，洛伦兹力对运动电荷不做功
课堂练习:
1、下列各图中带电粒子刚刚进入磁场，试判断
这时粒子所受洛伦兹力的方向
F×L × ×
+× ×V× + V
+V
+V
×××
FL
垂直纸面向外 垂直纸面向里
试证明：带电粒子具 有速度 v E 时，才

例2.绕有绝缘的通电导线的铁环，电流方向如图 所示，若有一电子束以垂直于纸面向里的速度从 O点射入，则电子的运动轨迹？
B
向右 偏转
B
向左 偏转
B
向下 偏转
B
向上 偏转
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
四、难点探究 认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目
规范答题——带电体在匀强磁场中的运动问题 典例、一个质量为 m＝0.1 g 的小滑块，带有 q＝5×10－4 C 的电 荷量，放置在倾角 α＝30°的光滑斜面上(绝缘)，斜面置于 B＝ 0.5 T 的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，如图所示，小滑 块由静止开始沿斜面下滑，其斜面足够长，小滑块滑至某一位置 时要离开斜面．求：(取 g＝10 m/s2)
导体中的电流是由电荷的定向移动产生的 磁场对通电导线（电流）有力的作用，而电流是电 荷的定向运动形成的，由此你想到了什么？
【猜想】磁场可能对运动电荷有力的作用。
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
[答案] (1)带负电 (2)3.46 m/s (3)1.2 m
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症了“ 精准扶 贫”项 目
以正电荷为例
粒子的电性或带电粒子的运动方向.
v
v
v
F
F
F
粒子垂直于纸 所受洛伦兹力垂
面向里运动
直于纸面向外