1.2 洛伦兹力 课件(共27张PPT)

(共27张PPT)
第二节 洛伦兹力
大小：
安培力:
2、通电导线中的电流是怎样形成的呢
【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
电荷的定向移动形成的
1、磁场对通电导线的作用力
方向：
左手定则
复习回顾
实验验证
（1）磁场对运动电荷作用力,我们把这个力称为洛伦兹力。
　　洛伦兹力是安培力的微观解释。
安培力是洛伦兹力的宏观表现
一、磁场对运动电荷的作用
　　荷兰物理学家，他是电子论的创始人、相对论中洛伦兹变换的建立者，并因在原子物理中的重要贡献（塞曼效应）获得第二届（1902年）诺贝尔物理学奖。被爱因斯坦称为“我们时代最伟大，最高尚的人”。
（1853—1928）
洛伦兹
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。求每个自由电荷所受的洛伦兹力的大小
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I
二、从安培力到洛伦兹力
这段导体所受的安培力的表达式是什么？
电流强度I 的微观表达式是什么？
这段导体中含有多少自由电荷数？
F安=BIL
I = nqSv
nLS
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I
L
S
B
v
q
n
每个自由电荷所受的洛伦兹力为多大？
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I
L
S
B
v
q
n
(1) θ= 90°时，F = qvB
若θ为电荷运动方向与磁场方向的夹角
(2) θ= 0°或180 °时，F = 0
(3) F = qvBsinθ
3．洛伦兹力的方向由左手定则判定　
（1）对于正电荷四指指向正电荷的运动方向．
（2）对于负电荷四指指向负电荷运动的反方向．
课堂练习:
1.判断下列粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向.
-q
v
甲
f
-q
v
丙
f垂直纸面向里
+q
v
乙
f
+q
v
丁
f垂直纸面向外
洛伦兹力的两个特点：
(1)洛伦兹力的方向垂直于v和B二者所决定的平面。
(2)洛伦兹力总是跟运动的电荷的速度方向垂直，所以洛伦兹力只能改变运动电荷的速度方向，而不改变速度的大小。
洛伦兹力对带电粒子始终不做功！
f⊥v f⊥B
1.产生：电场对运动电荷、静止电荷都有电场力的 作用,磁场只对运动电荷才有磁场力的作用．
洛伦兹力与电场力的区别：
2.大小：在匀强电场中,电荷所受的电场力与V无关，是一个恒力．
在匀强磁场中,若运动电荷的速度发生变化,洛伦兹力也会发生变化，是一个变力．
3.方向：电场力的方向与电场方向平行,正电荷受的电场力方向就是电场方向．
无论是正电荷还是负电荷，它所受洛伦兹力永远与磁场方向垂直。
4.做功：电场力对电荷可能做功，也可能不做功;
洛伦兹力始终与电荷速度方向垂直,永远不会做功．
比较电场和磁场对电荷的作用力
1.
电荷在电场中一定受电场力的作用.
运动电荷在磁场中不一定受洛伦兹力的作用.
2.
电场力的大小F=qE
洛伦兹力的大小F=qvB (当v与B垂直时)
3.
电场力方向与电场方向平行
4.
洛伦兹力方向与磁场方向垂直
电场力对运动的电荷不一定做功.
洛伦兹力对运动的电荷一定不做功.
若运动的电荷在磁场中仅受洛伦兹力作用, 那么洛伦兹力会怎样改变电荷的运动状态呢
想一想:
F
v
+
F
v
+
F
v
+
+
当电荷垂直射入匀强磁场后，该运动电荷仅受洛伦兹力作用而做匀速圆周运动。那么运动电荷做圆周运动的半径、周期与哪些因素有关呢？
v
o
r
B
带电粒子在磁场中的运动解题步骤
⑴圆心的确定
⑵半径的计算
圆心确定后,画轨迹，寻找与半径和已知量相关的直角三角形，利用几何知识，求解圆轨迹的半径。
P
M
v
v
O
-q
v
P
M
v
O
-q
v
v
v
θ
θ
O
A
B
O′
a.粒子速度的偏向角(φ)等于回旋角 (α)，并等于AB弦切线的夹角(弦切角θ)的2倍
⑶偏向角、回旋角、弦切角的关系
b. 相对的弦切角(θ)相等，与相邻的弦切角(θ′)互补
⑷运动时间的确定
a.直接根据公式 t =s / v 或 t =α/ω求出运动时间t
b. 粒子在磁场中运动一周的时间为T，当粒子运动的圆弧所对应的圆心角为α时，其运动时间可由下式表示：
或
2. 一带负电的小滑块从光滑的斜面顶端滑至底端时的速率为V；若加一个垂直纸面向外的匀强磁场，则它滑至底端时的速率将（ ）
A. 变大
B. 变小
C. 不变
D. 条件不足，无法判断
C
3、如图所示，一束电子的电荷量为e，以速度v垂直射入磁感应强度为B、宽度为d的有界匀强磁场中，穿过磁场时的速度方向与原来电子的入射方向的夹角θ是30°，则电子的质量是多少？电子穿过磁场的时间又是多少？
(2)若磁场的方向和所在空间范围不变，而磁感应强度的大小变为B′，该粒子仍从A处以相同的速度射入磁场，但飞出磁场时的速度方向相对于入射方向改变了60°角，求磁感应强度B′多大？此次粒子在磁场中运动所用时间t是多少？
极 光