3.5 磁场对运动电荷的作用力（共24张ppt）

(共24张PPT)
1
回顾
安培力是什么？
磁场对电流的作用力.
安培力的方向是怎样的呢？
安培力的方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直，也就是说，安培力的方向总是垂直于磁感线和通电导线所在的平面.
如何判断安培力的方向呢？
左手定则
安培力的大小的公式
安培力的大小：F
=
BIL（最大）
两种特例：即F
=
ILB(I⊥B)和F
=
0(I∥B)。
一般情况：当磁感应强度B的方向与导线成θ角时，有F
=
ILBsinθ
2
3.5
磁场对运动电荷的作用力
3
磁场对通电导线有力的作用，电流是由电荷的定向移动形成的
由此我们会想到：磁场对通电导线的安培力可能是作用在大量运动电荷上的力的宏观表现，也就是说磁场对运动电荷可能有力的作用.
4
阴极射线管（电子射线管）中的电子束在磁场中发生偏转，磁场对运动电荷确实存在作用力．
洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力叫做洛伦兹力．
通电导线在磁场中所受的安培力是洛伦兹力的宏观表现．
实验表明：
5
　　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”。
荷兰物理学家
洛伦兹
(Lorentz，
1853—1928)
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1．推理：左手定则判断安培力方向，大量定向移动电荷所受洛伦兹力宏观表现为安培力，因此，可以用左手定则判定洛伦兹力的方向．
二、洛伦兹力的方向
7
2．洛伦兹力的方向由左手定则判定
　　　伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直且处于同一平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流方向，那么大拇指所指的方向就是运动电荷所受的洛伦兹力方向．
　（1）对于正电荷四指指向电流方向即指向电荷的运动方向．
　
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如果是负电荷,我们应如何判定洛伦兹力的方向?
F
F
v
q
v
-q
（2）对于负电荷四指指向电流方向即指向电荷运动的反方向．
9
如图表示磁场B的方向、电荷运动v的方向和磁场对运动电荷作用力f方向的相互关系，其中B、v、f的方向两两相垂直，不正确的图是(
)
例题
C
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画出图中带电粒子所受洛仑兹力的方向或粒子运动方向．（请同学上来画）
例题
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v
v
v
v
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的匀强磁场中，求
三、洛伦兹力的大小
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I
F
v
v
v
v
(1)通电导线中的电流
(2)通电导线所受的安培力
(3)这段导线内的自由电荷数
(4)每个电荷所受的洛伦兹力
单位：F(N)，q(C)，v(m/s),
B(T)
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f、v（正电荷）与B的方向关系示意
B
f
v
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若V与B方向不垂直，V与B方向的夹角为θ，洛伦兹力的大小该怎么表达？
思考
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f、v（正电荷）与B的方向关系示意
B
v
f
B⊥
B∥
θ
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1．洛伦兹力的方向既垂直于磁场，又垂直于速度，即垂直于v和B所组成的平面．
2．洛伦兹力对电荷不做功，只改变速度的方向，不改变速度的大小．
四、洛伦兹力的特点
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带电量为＋q的粒子，在匀强磁场中运动，下面说法正确的是:(
)
　A．只要速度大小相同，所受的洛伦兹力就相同
　　（带电粒子在磁场中所受的洛伦兹力，不但与速度大小有关，还与速度的方向有关，当v与B平行时，不管v、B、q多大，洛伦兹力总为零）
　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
（将＋q改为－q，且速度等值反向，这时形成的电流方向仍跟原来相同，由左手定则和F=qvB可知，洛伦兹力不变．）
C．只要带电粒子在磁场中运动，就一定受洛伦兹力作用
（运动方向与磁场方向平行）
D．带电粒子受洛伦兹力小，则该磁场的磁感应强度小
（F=qvsinθ)
例题
B
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下列说法中正确的是：（　
）
　　A．磁场方向、电荷运动方向、洛仑兹力方向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，也可能不垂直，但洛仑兹力方向一定与磁场方向和运动方向都垂直
　　D．根据电荷运动方向和洛仑兹力方向，一定能确定磁场方向
例题
BC
（电荷正负）
（无洛力时）
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一个电子以速度v逆着磁感线方向进入一匀强磁场，它在磁场中将做（
　　）
A．加速直线运动
B．减速直线运动
C．匀速圆周运动
D．匀速直线运动
(磁场方向与电荷运动方向平行）
例题
D
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在阴极射线管上方平行放置一根通有强电流的长直导线，其电流方向从右向左，如图，阴极射线将（
）
A．向纸内偏转
B．向纸外偏转
C．向上偏转
D．向下偏转
例题
C
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运动电荷在磁场中所受的磁场力叫洛伦兹力．
运动电荷速度方向与磁场方向平行时，洛伦兹力大小为F=0．
运动电荷速度方向与磁场方向垂直时，洛伦兹力大小为F=qvB．
当电荷运动方向与磁场方向夹角为θ时，洛伦兹力大小F=qvBsinθ.
洛伦兹力的方向可由左手定则来判定．
小
结
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来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子在进入地球周围的空间时，将(
)
A．竖直向下沿直线
射向地面
B．相对于预定地面
向东偏转
C．相对于预定点稍向西偏转
D．相对于预定点稍向北偏转
B
V
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在太阳创造的诸如光和热等形式的能量中，有一种能量被称为“太阳风”。这是一束可以覆盖地球的强大的带电亚原子颗粒流，该太阳风在地球上空环绕地球流动，以大约每秒400公里的速度撞击地球磁场，磁场使该颗粒流偏向地磁极下落，它们与氧和氮的原子碰撞，击走电子，使之成为激发态的离子，这些离子发射不同波长的辐射，产生出红、绿或蓝等色的极光特征色彩，形成极光。在南极地区形成的叫南极光。在北极地区同样可看到这一现象，称之为北极光。
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质量m=0.1×10-3kg的小物块，带有电量为
q=5×10-4C的正电荷，放在斜面上，斜面的倾角α=30°，物块与斜面间的动摩擦因数μ=0.4。设整个斜面放在匀强磁场中，B=0.5T，方向如图，若斜面足够长，问：
（1）物块下滑时，能达到的最大速率为多少？
（2）如果将磁场反向，其他条件不变，物块下滑时将发生什么情况？