第6章 第4节 《磁场对电流和运动电荷的作用》整合与评价.pptx

谢谢！
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
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56、死去何所道，托体同山阿。 57、春秋多佳日，登高赋新诗。 58、种豆南山下，草盛豆苗稀。晨兴 理荒秽 ，带月 荷锄归 。道狭 草木长 ，夕露 沾我衣 。衣沾 不足惜 ，但使 愿无违 。 59、相见无杂言，但道桑麻长。 60、迢迢新秋夕，亭亭月将圆。

25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！

60、人民的幸福是至高无个的法。— —西塞 罗
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
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56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克

A.磁场对电子的作用力始终不变. B.磁场对电子的作用力始终不做功 C.电子的速度始终不变. D. 电子的动能始终不变
课堂训练
3、电子的速率v=3×106 m/s，垂直 射入B=0.10 T的匀强磁场中，它受
到的洛伦兹力是多大？
F洛=qvB
=1.60×10-19×3×106×0.10 =4.8×10-14 N
一、磁场对运动电荷的作用力
演示：阴极射线在磁场中的偏转
3.swf
结论：磁场对运动电荷有作用。
运动电荷在磁场中受到的作 用力叫做洛伦兹力，安培力是 洛伦兹力的宏观表现。
洛伦兹力的方向
二、洛伦兹力的方向
左手定则：四指指向与形成的电流方 向一致，即与正电荷运动方向相同， 与负电荷运动方向相反。
课堂训练
F洛= 0
( V∥B）
当V与B成一角度θ时
F洛=qVB sinθ
F qvB
注意1：、此式只适用于v垂直于B的情况，
如果v和B平行则F=0。
2、洛仑兹力对静止的电荷没有 力的作用。
3、由于洛仑兹力F一定垂直于v的
方向，所以洛仑兹力永远不做功。
4、洛仑兹力只改变速度的方向而 不改变其大小。
探究带电粒子在匀强磁场中的运动
B
v
I
v
（3）这段导线内的自由电荷数 F （4）每个电荷所受的洛伦兹力
v
v
三、洛伦兹力大小
导线中的电流强度 I = nqSv
导线受安培力为 F安 =BIL=BnqSvL
导线中的电荷的总个数为N = nSL
每个电荷受力为
F洛
F安 N
BnqvSL qvB nLS
三、洛伦兹力大小
F洛=qVB ( V⊥B）

本章优化总结
知识网络构建
本
章
优 化
专题归纳整合
总
结
章末综合检测
知识网络构建
专题归纳整合
关于安培力作用下导体的平衡问题
1．要正确地对通电导体进行受力分析，特别是安 培力的方向，牢记安培力的方向既和B垂直又和I垂 直． 2．由于B、I、L的方向关系涉及三维的立体空间， 为便于分析，要选择合理的角度，将立体图转化为 平面图(俯视图、剖视图、侧视图等)．在平面图中 要突出B、I的方向，然后根据左手定则进一步确定 安培力的方向．处理物体受力的方法仍为直接合成 法和正交分解法．
图6－1
【精讲精析】 如图6－2甲、乙所示是电流 最大和最小两种情况下杆ab的受力情况，根
据图甲列式如下： F1－mgsinθ－f1＝0，N－mgcosθ＝0，f1＝μN， F1＝BImaxd，解上述方程得：Imax＝0.46 A； 根据图乙列式如下： F2＋f2－mgsinθ＝0，N－mgcosθ＝0，f2＝μN， F2＝BImind，解上述方程得Imin＝0.14 A， 因此电流范围是0.14 A≤I≤0.46 A.
at＝
L av0
飞出电场时，速度偏转角的正切为
tanθ＝vvy0＝2UU21Ld ＝
1 3
解得 θ＝30°.
(3)进入磁场时微粒的速度是 v＝covs0θ，带电微粒 在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心
力． qvB＝mvr 2 解得 r＝4×10－2 m 转过的圆心角 θ＝43π. 带电微粒在磁场中的周期 T＝2qπBm
例1 质量为m＝0.02 kg的通电细杆ab置于倾 角为θ＝37°的平行放置的导轨上，导轨的宽 度d＝0.2 m，杆ab与导轨间的动摩擦因数μ＝ 0.4，磁感应强度B＝2 T的匀强磁场与导轨平 面垂直且方向向下，如图6－1所示．现调节 滑动变阻器的触头，试求出为使杆ab静止不 动，通过ab杆的电流范围．

I l
v
Fm q
F e


UBlv
IqvnSqvn,ldvqInld由材料性质决定
UBlvBl I 1 BIkBI
qnldqnd
d
霍尔系数 k 1 （金属导体 k 1） 0
qn
en
（3）应用 • 测载流子密度
n BI U q d

v0
与
F
B 夹角
Fqv0B Fqv 0Bsin
磁 匀速
匀速率圆周运动
等螺距螺旋线运动
场 直线 运动
Rm0v qB
T2mqB
R m q v B m 0svin qB
hTv// 2qm Bv0cos
应用举例
a）质谱仪
s1 p q
滤速器 qEqvB
AB0xs 2Fvm Fse0B质谱谱线分位xm析置： ：2同qRvB2位0EBE素2qxm质BB0v量
F2 M F 2 l1 sin B1 l2 I slin
d (c)
n
B
BsIiS n Bm s Pin
MPmB
Pm
MPmB 方向
对于任意形状平面载流线圈 ~ 许多
小矩形线圈的组合 .
I
所以平面载流线圈在均匀磁场中
F0 不平动
转动到 P与m 同B向：稳定平衡
L
B
Fm
M P m B sin BsIiS n 使

I
dAM dBIsS in d



IdB ( cSo)sIdm
Fm
Pm
A dAIm （ I为恒量）
推广：
磁力的功 = 电流强度 穿过回路磁通量增量

一 中
定能确定磁场方向
学
高 2、带电量为＋q的粒子，在匀强磁场中运动，
中 物
下面说法正确的是( )
理
A．只要速度大小相同，所受的洛伦兹力
就相同
B．如果把＋q改为－q，且速度反向大小不
——
变，则所受的洛伦兹力大小、方向均不变
湖
C．只要带电粒子在磁场中运动，就一定受
北
省 罗
洛伦兹力作用
田 县
D．带电粒子受洛伦兹力小，则该磁场的
中
学
高 1、下列说法中正确的是：（ ）
中
物
A．磁场方向、电荷运动方向、洛仑兹力方向
理 三者总是互相垂直的
B．洛仑兹力方向一定既垂直于磁场方向，又
垂直于电荷运动方向
——
C．电荷运动方向与磁场方向可能垂直，也可
湖 北
能不垂直，但洛仑兹力方向一定与磁场方向和
省 罗
运动方向都垂直
田
县 第
D．根据电荷运动方向和洛仑兹力方向，一
——
高 中 物 理
磁场对运动电荷 的作用
湖 北 省 罗 田 县 第 一 中 学
高
中
物 安培力的启示
理
磁场对电流具有磁场力的作用
（安培力），电流是由于电荷定向
——
运动形成的 ……由此可猜想：
湖
北 省
磁场对电流的作用是磁场对运动
罗
田 县
电荷作用的体现。
第
一
中
学
——
高 中 物 理
湖 北 省 罗 田 县 第 一 中 学
第
一 中
磁感应强度小
学
高 实验表明：
中
物
理
——

位置由中心O逐渐向A点移动，偏
转磁场应该怎样变化？
3、电子打在荧光屏上只能有一个亮点，为什么整个荧光屏 都能发光呢？
洛伦兹力的作用
• 从太阳或其他星体上，时刻都有大量的高能粒子流 放出，称为宇宙射线。由于地球周围存在地磁场改 变了宇宙射线中带电粒子的运动方向，对宇宙射线 起了一定的阻挡作用。
2.当电子射线管的周 围存在磁场时，电子 的运动轨迹是曲线， 表明：运动电荷受到 磁场的作用力.
N S
阴极射线在磁场中的偏转
S N
二、洛伦兹力： 1、定义：运动电荷在磁场中 受到的作用力叫做洛伦兹力
问题：为什么磁场对通电导线有 作用力？
磁场对电流有安 培力的作用,而电流是 由电荷定向运动形成 的,且磁场对运动电荷 有洛伦兹力的作用.所 以磁场对电流的安培
Iv
场方向放入磁感应强度为B的匀强磁场 F
v
中，求
v
（1）通电导线中的电流 I nqvS
（2）通电导线所受的安培力
F安 BIL B(nqvS)L
洛伦兹力大小的推导
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
v
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
第6章 磁场对电流和运动电荷的作用 第 2 节 磁场对运动电荷的作用
知识回顾
安培力的大小
B,I平行： FA=0 B,I垂直： FA=BIL
判断下图安培力的受力方向：
F
F
新课引入
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，由此你会想到了什么？

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1权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力是一头固执的熊，可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走。— —莎士 比
谢谢你的阅读
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非

连接到高压电两极时，阴极会发射
电子。电子在电场的加速下飞向阳极。
1、没有磁场时，观察电子束如何偏转
2、如果在电子束的路径上施加磁场，
电子束的径迹是否会发生弯曲？如果
改变磁场方向呢？
教学分析
Teaching Analysis
视频：观察电子束在磁场中的偏转
教学分析
Teaching Analysis
从图中可以看出，没有磁场时电子束打在荧光屏正中的O点。
为使电子束偏转，由安装在管颈的偏转线圈产生偏转磁场。
教学分析
Teaching Analysis
1.要使电子束在水平方向偏离中心，打在荧光屏
上的A点，偏转磁场应该沿什么方向？
垂直纸面向外
2.要使电子束打在B点，磁场应该沿什么方
向？
垂直纸面向里
3.要使电子束打在荧光屏上的位置由B点逐
电子束在磁场中的偏转
教学分析
Teaching Analysis
现象：
1.在电子束的路径上施加磁场，电子束的径迹会发生弯曲
2.改变磁场方向，电子束会向相反方向弯曲
实验表明：电子束受到磁场的力的作用，径迹发生了弯曲。
运动电荷在磁场中受到的力称为洛伦兹力(Lorentz force)。通电
导线在磁场中受到的安培力，实际是洛伦兹力 的宏观表现。
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
叫作速度选择器。
教学分析
Teaching Analysis
1.试证明带电粒子具有速度 v ＝ E/B 时，才能沿着图示虚
线路径通过这个速度选择器.
2.带电粒子具有速度 v ＝ E/B 时，右端水平进入磁

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13
【例 2】 如图 6－3 所示，S 为粒子源，它在纸 面 360°范围内发射速度大小为 v0，质量为 m，电量 为 q 的粒子(q<0)，MN 是一块足够大的竖直挡板， 与 S 的水平距离为 L，挡板左侧充满垂直纸面向外
的匀强磁场，磁感应强度大小为mqvL0.求挡板被粒子 击中的范围为多大？
作
系分析
用
概念：磁场对运动电荷的作用
大小：F=Bqv 洛伦兹力 方向：总垂直于B、v决定的平面，
用左手定则判定
Hale Waihona Puke 作用完整版ppt3
作用
洛伦兹力对电荷永不做功，若只有 洛伦兹力充当向心力，电荷 做匀速圆周运动
回旋加速器，质谱仪
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4
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5
关于安培力作用下导体的平衡问题
关于安培力作用下导体的平衡问题、安培力与 力学、电路相联系的综合问题，求解时要注意：
图6－3
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14
思路分析：由于粒子从同一点向各个方向发射， 粒子的运动轨迹构成绕S点旋转的一系列动态圆，每 一个运动轨迹圆周都是逆时针旋转，这样可以作出 打到最高点与最低点的粒子的轨迹，如图所示，由 此可根据带电粒子在匀强磁场中的运动规律确定所 求的范围．
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15
解析：如图所示，最高点A为 动态圆与MN相切时的切点，A为切 点，所以OA＝L.最低点B为动态圆 与MN相割且SB为直径时的点．带 电粒子在磁场中做圆周运动， 由 qv0B＝mvR02得 R＝mqvB0＝L，SB 为直
1．要正确地对通电导体进行受力分析，特别是 安培力的方向，牢记安培力的方向既和B垂直又和I 垂直．
2．由于B、I、L的方向关系涉及三维的立体空 间，为便于分析，要善于选择合理的角度，将立体 图转化为平面图(俯视图、剖视图、侧视图等)．平面 图中要突出B、I的方向，并根据左手定则进一步确 定安培力的方向．