磁场对运动电荷的作用(优秀课件)

三、电子束的磁偏转 1．由于 受洛伦兹力的作用，电子束能在磁场中发生偏转 ，叫 做磁偏转． 2．电视显像管应用了电子束磁偏转 的原理．
一、对洛伦兹力的理解 磁场对运动电荷的作用力叫洛伦兹力．是由荷兰物理学家洛伦 兹首先提出的．
洛伦兹力的方向 (1)安培力实际上是大量运动电荷在磁场中受洛伦兹力的宏观 表现，所以洛伦兹力的方向也可由左手定则判定． (2)左手定则：伸开左手，使拇指跟其余四指垂直，且处于同一 平面内，让磁感线垂直穿入手心，四指指向正电荷运动的方向 (若是负电荷，则四指指向负电荷运动的反方向)，拇指所指的 方向就是洛伦兹力的方向．
洛伦兹力的方向 【典例 1】 如图 2-4-1 所示，是电视机中偏转线圈的示意图， 圆心 O 处的黑点表示电子束，它由纸内向纸外而来，当线圈中 通以图示方向的电流时(两线圈通过的电流相同)，则电子束将
( )．
图2-4-1 A．向左偏转 B．向右偏转 C．向下偏转 D．向上偏转
解析 偏转线圈由两个“U”形螺线管组成，由安培定则知右端 都是 N 极，左端都是 S 极，O 处磁场水平向左，由左手定则可 判断出电子所受的洛伦兹力向上，电子向上偏转，D 正确． 答案 D 借题发挥 安培定则是用来判断电流的磁场方向的，又叫右手 螺旋定则．左手定则是用来判断安培力或洛伦兹力方向的．两 个定则的功能要记牢，使用时左、右手的形状要记清．
洛伦兹力的大小 电荷在磁场中受洛伦兹力的大小与电荷量 q，电荷运动的速度 v 的大小，磁场的磁感应强度 B 的大小，速度 v 的方向以及磁 感应强度 B 的方向都有关． (1)当 v＝0 时，洛伦兹力 F＝0，即静止的电荷不受洛伦兹力． (2)当 v≠0，且 v∥B 时，洛伦兹力 F＝0，即运动方向与磁场 方向平行时，不受洛伦兹力． (3)当 v≠0，且 v⊥B 时，洛伦兹力 F 最大，即运动方向与磁场 方向垂直时，所受洛伦兹力最大．

左手定则知,阴极射线将向下偏转,故B选项正确。
二、洛伦兹力的大小
1.安培力与洛伦兹力的关系
电荷定向移动时所受洛伦兹力的
矢量和
,在宏观上表现为通电导线
在磁场中受到的安培力。
2.电荷在磁场中受到洛伦兹力需要满足的条件
只有电荷的运动方向与磁场方向有一定 夹角
时才会受到洛伦兹力。
3.洛伦兹力的计算公式
F= qvBsin θ ,其中q为电荷的电荷量,单位为库仑(C);v为电荷运动的速度,
(2)运动电荷在某处不受洛伦兹力的作用,则该处的磁感应强度一定为零。
(
答案 ×
解析 若运动电荷在某处不受洛伦兹力的作用,则可能是电荷的运动方向
与磁场的方向平行,也可能是磁感应强度为零。
)
(3)两运动电荷在同一磁场中运动的速度大小相同,所受洛伦兹力不一定相
同。(
答案 √
)
即学即用练一练
下列说法正确的是(
图(2)
图(3)
获取信息
由左手定则判断方向
v与B垂直
v与B的夹角为30°
v与B平行
考题点睛
考点考向 点睛
规律:洛伦兹力计算公式的应用
方法:找准速度方向和磁场方向的关系,应用公式计算洛伦兹力
洛伦兹力
的大小
的大小
易错:速度方向与磁场方向不垂直时需对速度或磁感应强度进
行分解
针对训练2
一初速度为零的质子,质量m=1.67×10-27 kg,电荷量q=1.6×10-19 C,经过电
单位为米每秒(m/s);B为磁场的磁感应强度,单位为特斯拉(T);θ为电荷运动
的方向与磁感应强度方向的夹角。
夹角大小影响洛伦兹力大小
易错辨析判一判

(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．

子11显–微5镜带可电以粒得到子比在光电学场显和微磁镜高场得中多的的运分动辨率。
1928年-1929年期间，鲁斯卡在参与示波管技术研究工作的基 础上，进行了利用磁透镜和静电透镜使电子束聚焦成像的实 验研究 . 1933年，鲁斯卡在加速电压75 kV下，运用焦距为3 mm的磁透 镜获得 12 000倍放大率 恩斯特·鲁斯卡从1937年开始着手研制商品电子显微镜，1938 年制成两台电子显微镜，
1 整数量子霍耳效应
(1) 发现
1980年，德国物理学家冯•克利青
(K.Von.Klitzing) 从金属--氧化物半导体场效
11 – 5 带电应粒管子中在发电现场了量和子磁霍场耳中效的应运。动
(2) 条件
(3) 霍耳电阻
1) 低温 2) 强磁场
定义
RH
UH I
(4) 量子霍耳效应的应用 建立直流电阻基准
应用 电子光学 , 电子显微镜等 .
9
1986年诺贝尔物理学奖——电子显微镜与扫描隧道显微镜
1926年布什（H.Busch）发表了有关磁聚焦的论文，指出电子 束通过轴对称电磁场时可以聚焦，如同光线通过透镜时可以聚 焦一样，因此可以利用电子成像。
电子束波长比光波波长短得多，可以预期运用电子束成像的电
B
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S
Ek
1 2
mv2
回旋加速器原理图
Ek
q2 B2 R02 2m
5
回旋加速器
11 – 5 带电粒子在电场和磁场中的运动
1932年劳伦斯研制第一台回旋加速器的D型室
此加速器可将质子和氘核加速到1MeV的能量，为此 1939年劳伦斯获得诺贝尔物理学奖.
6
11 – 5 带电粒子在电场和磁场中的运动