帶電粒子在磁場中的受力

1、 磁場對運(yùn)動電荷 的作用力 招遠(yuǎn)市第二中學(xué) 張杰Title 電視機(jī)顯像管中的電子只是細(xì)細(xì)的一束，為什么能使整個屏幕發(fā)光？從宇宙深處射來的帶電粒子，為什么不能直射地球？為什么只在地球兩極形成絢麗多彩的極光？解開這些問題的鑰匙就是本節(jié)學(xué)習(xí)的磁場對運(yùn)動電荷的作用規(guī)律一、復(fù)習(xí)1 1、如何、如何運(yùn)用左手定則判斷安培力的方向？運(yùn)用左手定則判斷安培力的方向？IIFF一、復(fù)習(xí)2、磁場對電流有力的作用，電流是怎樣形成磁場對電流有力的作用，電流是怎樣形成的呢？的呢？ 既然磁場對電流有力的作用，電流是由電既然磁場對電流有力的作用，電流是由電荷的定向移動形成的，那么我們是否可以想到荷的定向移動形成的，那么我們是否可以

2、想到磁場對運(yùn)動電荷也有作用力呢？磁場對運(yùn)動電荷也有作用力呢？電荷的定向移動形成電流推理與猜想 運(yùn)動電荷在磁場中會受到作用力嗎？運(yùn)動電荷在磁場中會受到作用力嗎？I直線運(yùn)動？實驗驗證二、電子射線管實驗沒有磁場的時候，電子的運(yùn)動軌跡是直線加入垂直磁場后實物示意圖實驗結(jié)論磁場對運(yùn)動電荷的作用力叫做磁場對運(yùn)動電荷的作用力叫做洛倫茲力洛倫茲力磁場對運(yùn)動電荷磁場對運(yùn)動電荷確實有確實有作用力作用力vfvfvfvfvfvf安培力是洛倫茲安培力是洛倫茲力的力的宏觀表現(xiàn)宏觀表現(xiàn)洛倫茲力是安培洛倫茲力是安培力的力的微觀本質(zhì)微觀本質(zhì)IF安安. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3、. . . . . . . . . . . . . . . . .三、洛倫茲力的方向、左手定則vv2 2、若四指指向負(fù)電荷運(yùn)動的、若四指指向負(fù)電荷運(yùn)動的反方反方向向，那么拇指所指的方向就是負(fù)電，那么拇指所指的方向就是負(fù)電荷所受洛倫茲力的方向荷所受洛倫茲力的方向ff1 1、 伸開左手，使大拇指和其余四伸開左手，使大拇指和其余四指垂直且處于同一平面內(nèi)，把手放指垂直且處于同一平面內(nèi)，把手放入磁場中，讓磁感線垂直穿過手心，入磁場中，讓磁感線垂直穿過手心，若四指指向正電荷運(yùn)動的方向，那若四指指向正電荷運(yùn)動的方向，那么拇指所指的方向就使正電荷所受么拇指所指的方向就使正電荷所受洛倫茲力的方向洛倫茲力的方向

4、三、洛倫茲力的方向左手定則試判斷下圖中的帶電粒子剛進(jìn)入磁場時所受的洛倫茲力的方向試判斷下圖中的帶電粒子剛進(jìn)入磁場時所受的洛倫茲力的方向 vvff垂直紙面向外垂直紙面向外vB1 1、可見：以相同速度進(jìn)入同一磁場的正負(fù)電荷受到的洛倫茲力方向相反。、可見：以相同速度進(jìn)入同一磁場的正負(fù)電荷受到的洛倫茲力方向相反。2 2、安培力方向由左手定則判斷。我們知道安培力的方向既垂直于磁場方向，又垂、安培力方向由左手定則判斷。我們知道安培力的方向既垂直于磁場方向，又垂直于電流方向，同樣也用左手定則判斷洛倫茲力直于電流方向，同樣也用左手定則判斷洛倫茲力f f的方向也既垂直于磁場的方向也既垂直于磁場B B的方向又的方

5、向又垂直于電荷運(yùn)動速度垂直于電荷運(yùn)動速度v v的方向的方向四、鞏固練習(xí)試判斷各圖中帶電粒子受洛倫茲力的方向，或帶電粒子的電性、或帶點(diǎn)粒子的運(yùn)動方向。試判斷各圖中帶電粒子受洛倫茲力的方向，或帶電粒子的電性、或帶點(diǎn)粒子的運(yùn)動方向。vfvv垂直紙面向里垂直紙面向外vf1.洛倫茲力的方向垂直于洛倫茲力的方向垂直于v和和B組成的平面。組成的平面。 洛洛倫倫茲力永遠(yuǎn)與速度方向垂直。茲力永遠(yuǎn)與速度方向垂直。2.洛洛倫倫茲力對電荷不做功茲力對電荷不做功3.洛洛倫倫茲力只改變速度的方向，不改變速度的大小。茲力只改變速度的方向，不改變速度的大小。五、洛倫茲力的大小試判斷下圖中的帶電粒子剛進(jìn)入磁場時所受的洛倫茲力的

6、情況如何試判斷下圖中的帶電粒子剛進(jìn)入磁場時所受的洛倫茲力的情況如何 1 1、當(dāng)帶電粒子的運(yùn)動方向與磁場方向平行時，洛倫茲力最小、當(dāng)帶電粒子的運(yùn)動方向與磁場方向平行時，洛倫茲力最小f=0f=0 如果帶電粒子射入勻強(qiáng)磁場時如果帶電粒子射入勻強(qiáng)磁場時, ,初速度初速度v vo o跟磁感強(qiáng)度跟磁感強(qiáng)度B B的方向平的方向平行行, ,粒子將做什么運(yùn)動？粒子將做什么運(yùn)動？以初速度以初速度v v0 0做勻速直線運(yùn)動做勻速直線運(yùn)動我們知道：當(dāng)電流方向跟磁場方向平我們知道：當(dāng)電流方向跟磁場方向平行時安培力等于行時安培力等于0v0五、洛倫茲力的大小2、當(dāng)帶電粒子的運(yùn)動方向與磁場方向垂、當(dāng)帶電粒子的運(yùn)動方向與磁場方

7、向垂直時，洛倫茲力直時，洛倫茲力f最大最大；vqB【思考與討論思考與討論】:洛倫茲力大小可能會與哪些因素有關(guān)洛倫茲力大小可能會與哪些因素有關(guān)?當(dāng)電荷運(yùn)動方向跟磁場方向當(dāng)電荷運(yùn)動方向跟磁場方向垂直垂直時洛倫茲力的大小跟時洛倫茲力的大小跟三個因素相關(guān)：三個因素相關(guān)：磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度B電荷量電荷量q電荷運(yùn)動快慢電荷運(yùn)動快慢 v 若有一段長度為若有一段長度為L的通電導(dǎo)線，橫截面積為的通電導(dǎo)線，橫截面積為S，單位，單位體積中含有的自由電荷數(shù)為體積中含有的自由電荷數(shù)為n，每個自由電荷的電量為，每個自由電荷的電量為q，定向移動的平均速率為定向移動的平均速率為v，將這段導(dǎo)線垂直于磁場方向放，將這段導(dǎo)線垂直

8、于磁場方向放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中。的勻強(qiáng)磁場中。 推導(dǎo)：推導(dǎo)：這段導(dǎo)體所受的安培力這段導(dǎo)體所受的安培力 ： I的微觀表達(dá)式的微觀表達(dá)式 ： 這段導(dǎo)體中含有的自由電荷數(shù)：這段導(dǎo)體中含有的自由電荷數(shù)： 每個自由電荷所受的洛倫茲力大小每個自由電荷所受的洛倫茲力大小 ：qvBnLSnqvSLBnLSBILnLSFf安F=BILvtvsvI=nqsvN=nLsN=nLsV 問題若此電子不垂直射入磁場，問題若此電子不垂直射入磁場，電子受到的洛倫茲力又如何呢電子受到的洛倫茲力又如何呢 ？洛倫茲力：洛倫茲力：F=qVB (V垂直垂直B）sin (FBqvB v 為 與的夾角）B1B2洛倫

9、茲力與安培力的關(guān)系洛倫茲力與安培力的關(guān)系1.安培力是洛倫茲力的集體表現(xiàn)，洛倫茲力是安培力是洛倫茲力的集體表現(xiàn)，洛倫茲力是安培力產(chǎn)生的原因。安培力產(chǎn)生的原因。2.大小關(guān)系：大小關(guān)系：F安安NF洛洛（N是導(dǎo)體中運(yùn)動的是導(dǎo)體中運(yùn)動的電荷數(shù)）電荷數(shù)）3.方向關(guān)系：方向關(guān)系：F安安與與F洛洛方向相同方向相同4.F安安與與F洛洛本質(zhì)都是磁場對運(yùn)動電荷的作用力本質(zhì)都是磁場對運(yùn)動電荷的作用力特別提醒 洛倫茲力的方向總是垂直于B和v決定的平面 因為洛倫茲力方向總是與速度方向垂直，所以洛倫茲力一個重要特點(diǎn)就是對帶電粒子不做功，它只會改變速度的方向而不會改變速度的大小 即時討論 洛倫茲力對電荷永不做功，而安培力對導(dǎo)

10、體棒可以做功這是否與安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)相矛盾？為什么？ 答案：不矛盾，因為洛倫茲力方向總是與速度方向垂直，故不做功；而安培力方向總是與電流方向垂直，但不一定與導(dǎo)體的運(yùn)動方向垂直，故可以做功.練習(xí)題 1、擺長為擺長為L的單擺在勻強(qiáng)磁場中擺動，的單擺在勻強(qiáng)磁場中擺動，擺動中擺線始終繃緊，若擺球帶正電，擺動中擺線始終繃緊，若擺球帶正電，電量為電量為q，質(zhì)量為，質(zhì)量為m，磁感應(yīng)強(qiáng)度為，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，當(dāng)小球從最高處擺到最低處，擺線上拉當(dāng)小球從最高處擺到最低處，擺線上拉力力T多大？多大？解析：解析： 擺球在運(yùn)動中洛倫茲力不做功，由動能定理得：擺球在運(yùn)動中洛倫茲力不做功，由動能定理得： 211cos2mgLmv21 cosvgL 擺球在最低點(diǎn)時的速度方向不同，洛倫茲擺球在最低點(diǎn)時的速度方向不同，洛倫茲力方向不同，繩受到的拉力大小不同力方向不同，繩受到的拉力大小不同 21FvTmgmL洛121 cosTmgmgBqv32cos21 cosmgmgBqgL六 電視顯像管的工作原理主要構(gòu)造:電子槍（陰極）、偏轉(zhuǎn)線圈、熒光屏等1若要使電子束在水平方向偏離中心，打在熒若要使電子束在水平方向偏離中心，打在熒光屏上的點(diǎn)