1.2 磁场对运动电荷的作用力 课件-2023-2024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 1、磁场对通电导线的作用力的大小和方向是怎样的？ 2、电流是如何形成的？ 磁场对运动电荷有作用力吗？ 电荷的定向移动形成的 大小：F＝ILBsinθ 方向：左手定则 I F B 知识回顾 2 观察到的实验现象： 结论： 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、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 1、磁场对运动电荷有力的作用 2、磁场对运动电荷作用力的方向与磁场的方向及电荷的运动方向有关 洛伦兹力 —— 运动电荷在磁场中 受到的作用力 观察电子束在磁场中的偏转 洛伦兹（1853—1928） 洛伦兹是荷兰物理学家、数学家，1853年7月18日生于阿纳姆。洛伦兹创立了经典电子论，提出了洛伦兹变换公式，1902年与其学生塞曼共同获得诺贝尔物理学奖。为纪念洛伦兹的卓著功勋，荷兰政府决定从1945年起，把他的生日定为“洛伦兹节”。洛伦兹于1928年2月4日在哈勒姆逝世。在举行葬礼那天，荷兰全国的电讯、电话中止3分钟，以示哀悼。 爱因斯坦曾评价说“洛伦兹是我们时代最伟大最尊贵的人” 洛伦兹力与安培力的关系 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 6 既然洛伦兹力是安培力的微观本质，那么洛伦兹力的方向应该也满足左手定则 B 伸开左手，使大拇指跟其余四指垂直，并且与手掌在同一平面内，让磁感线从掌心垂直进入，并使四指指向正电荷移动的方向（电流的方向），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。 若为负电荷，四指应指向负电荷运动的反方向 F洛既与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. 一、洛伦兹力的方向 F V 磁感线 —— 穿过手心 四 指 —— 指向正电荷运动方向 或负电荷运动反方向 （指向电流方向） 大拇指 —— 洛伦兹力方向 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方向这时拇指所指方向就是该电荷在磁场中所受洛伦兹力方向。 新课讲授 练习. 试判断下图中的带电粒子所受洛伦兹力的方向. ※ 沿相同方向进入同一磁场的正、负电荷受到的洛伦兹力方向相反. ※ 无论v和B是否垂直，都有F洛⊥Bv 平面 练习. 试判断下图中的带电粒子所受洛伦兹力的方向. 建立模型: 通电导线放到匀强磁场，磁感应强度为B, 导线与磁场应强度垂直。设带电粒子定向运动的速度都是v, 单位体积的粒子数为n, 导体的横截面积为S，每个粒子的电荷量为q 二、洛伦兹力的大小 安培力是洛伦兹力的宏观表现, 我们可以由安培力的表达式推导出洛伦兹力的表达式 这段导体所受的安培力：F安 = BIL = BnqsvL 这段导体中含有的自由电荷数： N=nLs I 的微观表达式：I=nqsv 每个自由电荷所受的洛伦兹力大小： 思考： 问题：若带电粒子不垂直射入磁场，电子受到的洛伦兹力又如何呢？ 为B和v之间的夹角 v B11 B ┴ v v v11 ┴ 练习. 试求出下图中的带电粒子所受洛伦兹力的大小. 二、洛伦兹力的大小 ① 当电荷运动的方向与磁场方向垂直时: F洛＝qvB ② 若带电粒子速度v与磁场B夹角为θ时：F洛＝qvB sinθ 1. 洛伦兹力的计算公式 2. 洛伦兹力F＝qvBsin θ 的大小理解 ①当v⊥B，F＝qvB，洛伦兹力最大 ②当v∥B 时，F＝0，不受洛伦兹力（最小） ③当电荷静时( v =0 ): F洛＝0 (磁场对静止电荷不产生力的作用) 洛伦兹力的方向与粒子的运动速度方向垂直，当粒子在磁场中运动时，因受到洛伦兹力的作用，就会发生偏转。(显像管电视机中就应用了电子束磁偏转的原理. 三、电子束的磁偏转 电子枪（阴极）—— 发射电子 偏转线圈 —— 产生垂直纸面向里或向外的偏转磁场 荧光屏 —— 被电子束撞击时发光 【思考与讨论】 ①要使电子打在O点,偏转磁场大小如何? ②要使电子打在A点,偏转磁场应该沿什么方向? ③要使电子打在B点,偏转磁场应该沿什么方向? ④要使电子从A点向B点逐渐移动,偏转磁场应该怎样变化？ 垂直纸面向外 先垂直纸面向外并逐渐减小,后垂直纸面向里并逐渐增大. 垂直纸面向里 B=0 【思考与讨论】 ④要使电子从A点向B点逐渐移动,偏转磁