探究洛伦兹力__(沪科版__选修3-1)

(共19张PPT)
复习回顾
1、什么叫安培力？方向如何判定
2、安培力的大小是怎样计算？
3、什么叫电流？什么是电流的方向？
5.5 探究洛伦兹力
一、一个有趣的自然现象
在地球的南极和北极常常出现极光
南极光
北极光
如此绚丽多彩的极光是什么原因引起的呢
科学告诉我们：极光的产生与地磁场对来自太空的高速带电粒子的作用有关
电流是由电荷的定向移动形成的；
磁场对通电导体有安培力的作用 。
由此可以推断：
磁场对通电导体的安培力是由作用在运动电荷上的力引起的
1892年，荷兰物理学家洛伦兹就研究了磁场对运动电荷作用力的问题。
为了纪念洛伦兹对物理学的贡献，物理学中将这种力称为洛伦兹力（Lorentz force）。
洛伦兹， ( H．A．Lorentz,
1853～1928)
洛伦兹力是矢量？还是标量？
矢量
二、洛伦兹力的方向
实验观察电子束在磁场中的运动轨迹
观察与思考：
1、在没有外加磁场时，电子束的运动径迹是怎样的？
观察与思考：
2、将磁铁靠近阴极射线管，电子束的运动径迹有没有变化？怎样变化？
观察与思考：
3、改变磁场方向，电子束运动径迹又将怎样变化？
安培力的方向是跟电流和磁场方向垂直的。
I
你能由此推断出洛伦兹力的方向吗？
洛仑兹力的方向跟电荷运动方向和磁场方向垂直。
判
定
方
法
洛伦兹力的方向符合左手定则：
——伸开左手，使大拇指跟其余四指垂直，且处于同一平面内，把手放入磁场中，磁感线垂直穿过手心，四指指向正电荷运动的方向，那么，拇指所指的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向．
若是负电荷运动的方向，那么四指应指向其反方向
【例题1】判断图中带电粒子所受洛仑兹力的方向 ：
f
f
f
f
【例题2】依运动轨迹，判断图中带电粒子的电性。
V
三、洛伦兹力的大小
设:导线内单位体积内的电荷数为n，每个电荷的电量为q，电荷定向运动的速度为v，阴影部分导线内电荷数为N
导线中的电流
所受到的安培力
运动电荷的总数
单个运动电荷所受到的作用力
即 f =qvB
截面A
截面B
L
I=nqsv
F=BIL=BnqsvL
N=nsL
f=F/N
f=qvB
此公式适用于速度方向与磁场方向垂直的情况
单位：洛伦兹力 f 牛顿 （N）
磁感应强度B 特斯拉 （T）
带电量 q 库仑 （C）
速度 v 米/秒 （m/s）
当电荷的运动方向与磁场方向平行 （v//B)时，电荷不受洛伦兹力作用，即 f=0
注
意
适用范围
【例题3】在一竖直平面内有一质量为m，带电量为q的带电小球，以速率v垂直进入如图所示的匀强磁场中，恰好做匀速直线运动．求：磁场的磁感应强度及带电小球的电性．
【理论描述】
1.安培力是洛伦兹力的宏观表现；
2.洛伦兹力是安培力的微观本质。
F=BIL 与 f =qvB的关系
四、研究带电粒子在磁场中的运动
实验探究(洛伦兹力演示仪)
讨论问题：
1.带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的向心力是由什么力提供的？
2.洛伦兹力对带电粒子做功吗？为什么？
3.为什么带电粒子只能在图示的平面内运动？
【例题4】为使从电子枪发射的电子（质量m、电量e、初速度为零）能沿入射方向通过互相垂直的匀强电场（场强为E）和匀强磁场（磁感强度为B）区域，对电子的加速电压为______
B
v0
U
电子枪
小 结
洛伦兹力的概念：运动电荷在磁场中受到的作用力。
通电导线在磁场中所受到的安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现。
洛伦兹力的方向由左手定则判定
1、正电荷的运动方向与电流方向相同，负电荷运动方向与电流方向相反。
2、洛伦兹力垂直于ν与Β所在的平面
洛伦兹力的大小
1.当电荷运动方向与磁场方向垂直（v⊥B）时，f=qvB.
2.当电荷的运动方向与磁场方向平行（v//B)时，电荷不受洛伦兹力.
洛伦兹力对运动电荷不做功
课后作业：P120 第1、2题