3.5运动的电荷在磁场中受到的力-【点石成金系列】2021-2022学年高中物理课件（人教版选修3-1）

§3.5 运动电荷在磁场中受到的力 极光是怎样形成的？ 电视机的内部显像管中，电子枪射出的是一束细细的电子束，为什么整个屏幕都能发光？若在电视机附近放置一个很强的磁铁，电视画面将会出现颜色失真的现象，这又是为什么？ 知识回顾 2、判断下列图中安培力的方向： F F 电流是如何形成的？ 方向： 安培力: 1、磁场对通电导线的作用力 θ为B和I 之间的夹角 大小： 左手定则 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，由此你会想到了什么？ 磁场可能对运动电荷有力的作用。 导体中的电流是由电荷的定向移动产生的:I=nqsv 【演示实验】 观察阴极射线在磁场中的偏转 如图所示的玻璃管已经抽成真空。当左右两个电极按图示的极性连接到高压电源时，阴极会发射电子。电子在电场的加速下飞向阳极。挡板上有一个扁平的狭缝，电子飞过挡板后形成一个扁平的电子束。长条形的荧光板在阳极端稍稍倾向轴线，电子束掠射到荧光板上，显示出电子束的径迹。 阴极射线管 若在阴阳两极间加上一高电压，阴极中的炽热的金属丝发射出的电子束，将在荧光屏上激发出荧光。 阴极 阳极 狭缝 荧光板 电子束 运动电荷在磁场中所受的力——洛伦兹力 实验观察到的现象： 1、没磁场，沿直线运动 2、电子流在磁场中发生了偏转，运动轨迹发生弯曲 3、当磁场的方向发生变化时，电子流的弯曲方向也发生了改变 结论： 1、磁场对运动电荷有力的作用 2、磁场对运动电荷力的方向与磁场的方向及电荷的运动方向有关 阴极射线管的原理： 从阴极发射出来的电子，在阴阳两极间的高压作用下，使其加速，形成电子束，轰击到长条形的荧光屏上激发出荧光，可以显示电子束的运动轨迹。 1、定义：运动电荷在磁场中受到的作用力，叫洛伦兹力 2、安培力与洛伦兹力的关系 安培力是洛伦兹力的宏观表现 洛伦兹力是安培力的微观本质 一 洛伦兹力 安培力 洛仑兹力 磁场对电流的作用 磁场对运动电荷的作用 因 果 微观原因 宏观表现 【推理与猜想】 磁场对电流有安培力的作用，而电流是由电荷定向运动形成的。所以磁场对电流的安培力可能是磁场对运动电荷的作用力的宏观表现。即： 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。 1、左手定则：伸开左手，使拇指和其余四指垂直，并且都与手掌在同一平面内，让磁感线从掌心进入，并使四指指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向，这时拇指所指的方向就是该电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向。 二 洛伦兹力的方向-------左手定则 2、说明： 伸开左手： 磁感线——垂直穿入手心 四指—— 大拇指——所受洛伦兹力的方向 ①指向正电荷的运动方向 ②指向负电荷运动的反向 结论：洛伦兹力的方向既跟磁场方向垂直F⊥B，又跟电方荷的运动方向垂直F⊥v，故洛伦兹力的方向总是垂直于磁感线和运动电荷所在的平面，即：F洛⊥Bv平面 v F v F V v1 v2 V B B F + F 洛伦兹力F与v、B三者之间的方向关系 + F既与B垂直又与v垂直，即垂直于B和v所确定的平面，但B与v不一定垂直. 洛伦兹力的特点： （1）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; （2）洛伦兹力的方向垂直于v和B组成的平面 F洛 v B （3）洛伦兹力对电荷不做功,只改变粒子速度的方向，不改变粒子速度的大小。 v F v F B v B B B v 甲 乙 丙 丁 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. F垂直于 纸面向外 F垂直于 纸面向外 例、下列各图中带电粒子刚刚进入磁场，试判断这时粒子所受洛伦兹力的方向 × × × × × × × × × + × × × × × × × × × V V + V V V + V FL + V 垂直纸面向外 垂直纸面向里 + V FL FL FL FL=0 FL=0 B V F ? + q ? F V B F垂直纸面向外，V ? + 练一练 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。 [推导] 这段导体所受的安培力： I 的微观表达式： 这段导体中含有的自由电荷数： 每个自由电荷所受的洛伦兹力大小 ： F=BIL I=nqsv N=nLs 三 洛伦兹力的大小 1、洛伦兹力的计算公式 (1)当电荷运动的方向与磁场方向的夹角为θ时（v与B成θ角），电荷所受的洛伦兹力为：F洛＝qvBsin θ. (2)当电荷运动的方向与磁场方向垂直时（v⊥B）：F洛＝qvB. (3)当电荷运动的方向与磁场方向平行时（v∥B）：F洛＝0. (4)当电荷静止于磁场中时（v