1.2磁场对运动电荷的作用力（共20张ppt）
文档属性
| 名称 | 1.2磁场对运动电荷的作用力（共20张ppt） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 932.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-02-22 10:44:03 | ||
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文档简介
(共20张PPT)
磁场对运动电荷的作用力
选择性必修二
第一章第二节
复习回顾
新 课
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。那么磁场对运动的电荷是否会有力的作用？
阴极射线管中的电子束
加磁场后，电子束偏转
磁场对运动电荷有力的作用
新 课
1、洛伦兹力：
运动电荷在磁场中受的力。
2、洛伦兹力的方向：
磁感线
四 指
大拇指
穿过手心
正电荷运动方向
洛伦兹力方向
左手定则
注意：四指指向可以是正电荷的运动方向，也可以是负电荷运动的反方向。
v
v
f
f
试判断下图中的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向
以相同速度进入同一磁场的正负电荷受到的洛伦兹力方向相反。
洛伦兹力f的方向：既垂直于磁场B的方向，又垂直于电荷运动速度v的方向（垂直于v，B所在平面）
新 课
安培力是洛伦兹力的宏观体现
洛伦兹力是安培力的微观描述
新 课
新 课
3、洛伦兹力的大小
基于安培力公式进行推导
F安=BIL
在微观角度中I=nqSv；L=vt
安培力为洛伦兹力的宏观表现，故有F洛=NF安
N=nV体=nSvt
F洛=qvB
F安=BnqSv2t
新 课
3、洛伦兹力的大小：F洛=qvB（电荷运动与磁感应强度垂直时）
若带电粒子不垂直射入磁场
与垂直
与不垂直
v
θ
B
新 课
洛伦兹力
方向：左手定则
大小：利用公式
注意：
（1） 洛伦兹力垂直于速度和磁场所在平面
（2）洛伦兹力仅仅改变运动电荷的速度方向，不改变运动电荷的速度大小
洛伦兹力永不做功！
补充分析：洛伦兹力、安培力、电场力的区别与联系
洛伦兹力 安培力 电场力
定义 磁场对放入其中运动电荷的作用力 磁场对于放入其中通电导线的作用力 电场对于放入其中的电荷的作用
产生条件 电荷在磁场中运动，运动方向与磁场不平行 通电导线不平行放入磁场中 只要电场中有电荷，电荷就一定受电场力
方向 垂直与于v,B所在平面，左手定则判断 垂直于B,I所在平面，左手定则判断。 正（负）电荷受力与电场方向相同（反）；
大小 F=qvBsinθ F=BILsinθ F=qE
做功情况 一定不做功 可能做功，也可能不做功 可能做功，也可能不做功
新 课
4、电子束的磁偏转
当粒子在磁场中运动时，因受到洛伦兹力的作用而发生偏转。
应用：电视显像管的工作原理
原理：电子枪（阴极）发射电子，电子经过偏转线圈受到洛伦兹力发生偏转，打到荧光屏上，使荧光屏发光。
新 课
4、电子束的磁偏转
（1）要使电子打在O点,偏转磁场应该沿什么方向
（2）要使电子打在A点,偏转磁场应该沿什么方向
（3）要使电子打在B点,偏转磁场应该沿什么方向
（4）要使电子从A移动到B点,偏转磁场应该怎么变化
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。
扩 展 1：速度选择器
原理图
原理：如右图所示，粒子所受重力可忽略不计，运动方向相同而速率不同的粒子束射入相互正交的匀强电场和匀强磁场所组成的场区中，若粒子运动轨迹不发生偏折，必须满足平衡条件：，即，这样就把满足的粒子选择出来了。
带电粒子的质量、电荷量的大小、正负不作为通过条件。
扩 展 2：磁流体发电机
原理图
等离子体
原理：将一束等离子体（含有大量带正负电荷的微粒，整体呈电中性）喷射入磁场，高速射入的离子在洛伦兹力的作用下向两板聚集，使两板间形成电场，直至进入之间粒子的电场力大到后面的微粒不再聚集到板上，因此间会形成稳定的电压，进而连接电路可进行供电。
稳定时的电压大小为U=Bdv(d:板间距；v:离子的速率)
了解：霍尔效应
在匀强磁场中放置一个矩形截面的载流导体，当磁场方向与电流方向垂直时，导体在垂直于磁场、电流的方向出现电势差的现象。
原理：导体中定向移动的电荷，在磁场中受到洛伦兹力而发生偏转，使得导体的上下表面聚集了异种电荷，产生电势差，进而导体中的电荷受到电场力和洛伦兹力的共同作用，当电场力增大到与洛伦兹力相等时，电荷不再上下聚集，上下表面的电势差稳定，该电势差称为霍尔电势差或霍尔电压。
了 解：电磁流量计
如图：用一非磁性材料制成圆柱形导管，直径为d，其中通有可以导电的液体，液体向左流动时，其中的正负离子受到洛伦兹力的作用上下偏转，形成电势差，测得稳定电势差的大小即可求得通过体积内的流量。
流量Q=Sv（S：导管的横截面积；v：流动速度）
课堂小练
1.在赤道平面上无风的时候，雨滴是竖直下落的。若雨滴带负电，则它的下落方向将偏向( )
A．东方 B．西方
C．南方 D．北方
B
2.阴极射线管中粒子流向由左向右，其上方放置一根通有如图所示电流的直导线，导线与阴极射线管平行，则阴极射线将( )
A．向上偏转 B．向下偏转
C．向纸里偏转 D．向纸外偏转
B
课堂小练
3.如图所示，匀强磁场垂直于平面竖直向上，要使速率相同的电子进入磁场后，受到的洛伦兹力最大，并且洛伦兹力的方向指向轴正方向，那么电子运动方向可能是( )
A．沿轴正方向进入磁场
B．沿轴负方向进入磁场
C．在平面内，沿任何方向进入
D．在平面内，沿某一方向进入
D
课堂小练
4.如图所示，某空间匀强电场竖直向下，匀强磁场垂直纸面向里，一金属棒从高处自由下落，则( )
A．端先着地
B．端先着地
C．两端同时着地
D．以上说法均不正确
B
【解析】棒中自由电子随棒一起下落，有向下速度，并受到向左的洛伦兹力，故自由电子往左端集中，因此A端带负电，端带正电。端受到向上静电力，端受到向下静电力，端先着地。
安培力与洛伦兹力
洛伦兹力
大小：
安培力是洛伦兹力的宏观体现
洛伦兹力是安培力的微观描述
（为与的夹角）
方向：用左手定则
小 结
磁场对运动电荷的作用力
选择性必修二
第一章第二节
复习回顾
新 课
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。那么磁场对运动的电荷是否会有力的作用？
阴极射线管中的电子束
加磁场后，电子束偏转
磁场对运动电荷有力的作用
新 课
1、洛伦兹力：
运动电荷在磁场中受的力。
2、洛伦兹力的方向：
磁感线
四 指
大拇指
穿过手心
正电荷运动方向
洛伦兹力方向
左手定则
注意：四指指向可以是正电荷的运动方向，也可以是负电荷运动的反方向。
v
v
f
f
试判断下图中的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向
以相同速度进入同一磁场的正负电荷受到的洛伦兹力方向相反。
洛伦兹力f的方向：既垂直于磁场B的方向，又垂直于电荷运动速度v的方向（垂直于v，B所在平面）
新 课
安培力是洛伦兹力的宏观体现
洛伦兹力是安培力的微观描述
新 课
新 课
3、洛伦兹力的大小
基于安培力公式进行推导
F安=BIL
在微观角度中I=nqSv；L=vt
安培力为洛伦兹力的宏观表现，故有F洛=NF安
N=nV体=nSvt
F洛=qvB
F安=BnqSv2t
新 课
3、洛伦兹力的大小：F洛=qvB（电荷运动与磁感应强度垂直时）
若带电粒子不垂直射入磁场
与垂直
与不垂直
v
θ
B
新 课
洛伦兹力
方向：左手定则
大小：利用公式
注意：
（1） 洛伦兹力垂直于速度和磁场所在平面
（2）洛伦兹力仅仅改变运动电荷的速度方向，不改变运动电荷的速度大小
洛伦兹力永不做功！
补充分析：洛伦兹力、安培力、电场力的区别与联系
洛伦兹力 安培力 电场力
定义 磁场对放入其中运动电荷的作用力 磁场对于放入其中通电导线的作用力 电场对于放入其中的电荷的作用
产生条件 电荷在磁场中运动，运动方向与磁场不平行 通电导线不平行放入磁场中 只要电场中有电荷，电荷就一定受电场力
方向 垂直与于v,B所在平面，左手定则判断 垂直于B,I所在平面，左手定则判断。 正（负）电荷受力与电场方向相同（反）；
大小 F=qvBsinθ F=BILsinθ F=qE
做功情况 一定不做功 可能做功，也可能不做功 可能做功，也可能不做功
新 课
4、电子束的磁偏转
当粒子在磁场中运动时，因受到洛伦兹力的作用而发生偏转。
应用：电视显像管的工作原理
原理：电子枪（阴极）发射电子，电子经过偏转线圈受到洛伦兹力发生偏转，打到荧光屏上，使荧光屏发光。
新 课
4、电子束的磁偏转
（1）要使电子打在O点,偏转磁场应该沿什么方向
（2）要使电子打在A点,偏转磁场应该沿什么方向
（3）要使电子打在B点,偏转磁场应该沿什么方向
（4）要使电子从A移动到B点,偏转磁场应该怎么变化
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。
扩 展 1：速度选择器
原理图
原理：如右图所示，粒子所受重力可忽略不计，运动方向相同而速率不同的粒子束射入相互正交的匀强电场和匀强磁场所组成的场区中，若粒子运动轨迹不发生偏折，必须满足平衡条件：，即，这样就把满足的粒子选择出来了。
带电粒子的质量、电荷量的大小、正负不作为通过条件。
扩 展 2：磁流体发电机
原理图
等离子体
原理：将一束等离子体（含有大量带正负电荷的微粒，整体呈电中性）喷射入磁场，高速射入的离子在洛伦兹力的作用下向两板聚集，使两板间形成电场，直至进入之间粒子的电场力大到后面的微粒不再聚集到板上，因此间会形成稳定的电压，进而连接电路可进行供电。
稳定时的电压大小为U=Bdv(d:板间距；v:离子的速率)
了解：霍尔效应
在匀强磁场中放置一个矩形截面的载流导体，当磁场方向与电流方向垂直时，导体在垂直于磁场、电流的方向出现电势差的现象。
原理：导体中定向移动的电荷，在磁场中受到洛伦兹力而发生偏转，使得导体的上下表面聚集了异种电荷，产生电势差，进而导体中的电荷受到电场力和洛伦兹力的共同作用，当电场力增大到与洛伦兹力相等时，电荷不再上下聚集，上下表面的电势差稳定，该电势差称为霍尔电势差或霍尔电压。
了 解：电磁流量计
如图：用一非磁性材料制成圆柱形导管，直径为d，其中通有可以导电的液体，液体向左流动时，其中的正负离子受到洛伦兹力的作用上下偏转，形成电势差，测得稳定电势差的大小即可求得通过体积内的流量。
流量Q=Sv（S：导管的横截面积；v：流动速度）
课堂小练
1.在赤道平面上无风的时候，雨滴是竖直下落的。若雨滴带负电，则它的下落方向将偏向( )
A．东方 B．西方
C．南方 D．北方
B
2.阴极射线管中粒子流向由左向右，其上方放置一根通有如图所示电流的直导线，导线与阴极射线管平行，则阴极射线将( )
A．向上偏转 B．向下偏转
C．向纸里偏转 D．向纸外偏转
B
课堂小练
3.如图所示，匀强磁场垂直于平面竖直向上，要使速率相同的电子进入磁场后，受到的洛伦兹力最大，并且洛伦兹力的方向指向轴正方向，那么电子运动方向可能是( )
A．沿轴正方向进入磁场
B．沿轴负方向进入磁场
C．在平面内，沿任何方向进入
D．在平面内，沿某一方向进入
D
课堂小练
4.如图所示，某空间匀强电场竖直向下，匀强磁场垂直纸面向里，一金属棒从高处自由下落，则( )
A．端先着地
B．端先着地
C．两端同时着地
D．以上说法均不正确
B
【解析】棒中自由电子随棒一起下落，有向下速度，并受到向左的洛伦兹力，故自由电子往左端集中，因此A端带负电，端带正电。端受到向上静电力，端受到向下静电力，端先着地。
安培力与洛伦兹力
洛伦兹力
大小：
安培力是洛伦兹力的宏观体现
洛伦兹力是安培力的微观描述
（为与的夹角）
方向：用左手定则
小 结