1.2 磁场对运动电荷的作用力 课件-2022-2023学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

第一章 安培力与洛伦兹力 第2节 磁场对运动电荷的作用力 情境与思考 思考：导体中运动的电荷会受到磁场力的作用吗？ 如图放入磁场中的通电导线受到安培力的作用，那么电流是如何形成的呢？ + + + + + + v I FA 电荷的定向移动形成了电流 洛伦兹力的方向 左手定则：磁感线穿掌心，四指指向电流的方向， 大拇指所指的方向就是安培力的方向 1. 判断安培力的方向 2. 判断洛伦兹力的方向 正电荷定向移动的方向 左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直， 并且都与手掌在同一个平面内；让磁感 线从掌心垂直进入，并使四指指向正电 荷运动的方向（负电荷运动的反方向）， 这时拇指所指的方向就是运动的正电荷 在磁场中所受洛伦兹力的方向 S F N v B 磁感线 四 指 大拇指 垂直穿过掌心 正电荷运动方向 洛伦兹力方向 + + + + + + v 安培力 洛伦兹力 I FA 安培力是导体中所有运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现 宏观 微观 FA = N·F洛 安培力大小等于各个自由电荷所受洛伦兹力的合力 F洛 F洛 F洛 F洛 F洛 F洛 安培力 洛伦兹力 FA = N·F洛 1. 设静止导线中定向运动的每个电荷的运动速度都是v，单位体积内的电荷数为n，导线横截面积为S，电荷的带电量记为q，试计算出在时间t内的电流I的大小。 2. 试计算出这段长为vt的导线所受的安培力F安。 推导洛伦兹力的大小： F安 = BIL = nqSv =BnqSvL F安 = NF洛 N = = qvB nSL （v与B垂直） 3. 试计算出每个电荷所受的洛伦兹力F洛。 BnqSvL nSL 洛伦兹力的大小 当电荷的速度与磁场方向 垂直时： 当电荷的速度与磁场方向 平行时： F = qvB F = 0 B⊥ = Bsinθ B∥ = Bcos⁡θ 当电荷的速度与磁场方向 成θ角时： F = qvBsinθ B v v B B F v θ B⊥ B∥ θ B + v 洛伦兹力一定垂直于 v与B共同决定的平面 洛伦兹力的大小 洛伦兹力一定垂直于 v与B共同决定的平面 F = qvB F = qvBcos60° F = 0 F = qvB v B 30° B v 60° v B B v 例1. 求下图中各电荷所受洛伦兹力的大小和方向： F F垂直于纸面向里 F 电子枪 电子束 荧光屏 偏转线圈 A O B 原理图 电子枪 电子束 荧光屏 偏转线圈 A O B 原理图 电子束的偏转 没有磁场时电子束打在荧光屏正中的O点。为使电子束偏转，由安装在管颈的偏转线圈产生偏转磁场。 问1：要使电子束在水平方向偏离中心，打在荧 光屏上的A点，偏转磁场应该沿什么方向？ 问3：要使电子束打在荧光屏上的位置由B点逐渐 向A点移动，偏转磁场应该怎样变化？ 问2：要使电子束打在B点，磁场应该沿什么方向？ 垂直纸面向外 垂直纸面向里 先垂直纸面向里逐渐减小，后垂直纸面向外 逐渐增大 在偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场，其方向、强弱都在不断变化，因此电子束打在荧光屏上的光点就像图中那样不断移动，这在显示技术中叫作扫描 . . . . . . . . . . . . 速度选择器 +q B E 这样就把满足的粒子选择出来了 原理：如图所示，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垂直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转，必须满足什么条件？ qvB = qE 故 磁流体发电机 原理：一种用磁流体发电的装置如图所示。平行金属板A、B之间有一个很强的磁场，将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子)喷入磁场，A、B 两板间便产生电压。如果把A、B和用电器连接，A、B就是一个直流电源的两个电极。 （1） A、B板哪一个是电源的正极？ N S 等离子体 A B （2）若A、B两板相距为d，板间的磁场按匀强磁场处理，磁感应强度为B，等离子体以速度v沿垂直于B的方向射入磁场，发电机稳定后的电动势是多大？ B B板 两板间电压稳定时满足： qvB = q 解得：E = Bdv ①当通电导线与磁场方向垂直时： ②当通电导线与磁场方向平行时： F = qvB F = 0 ③当通电导线与磁场方向成θ角时： F = qvBsinθ 磁感线 四 指 大拇指 垂直穿过掌心 正电荷运动方向 洛伦兹力方向 方向 大小 洛伦兹力 例1. 如图所示，匀强磁