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

磁场对运动电荷 的作用力 人教版 选择性必修第二册 第一章 安培力与洛伦兹力 磁场对通电导线有安培力作用，安培力的本质是什么呢？实际上磁场对 通电导线有作用力，本质是对电流有作用，也就是对导线中的运动电荷 有力的作用。 本节课我们来探讨安培力的微观本质，研究磁场对运动电荷的作用规律。 演示：观察电子束在磁场中的偏转 阴极射线管中的电子束 加磁场后，电子束偏转 磁场对运动电荷的作用力 洛伦兹力 演示：观察电子束在磁场中的偏转 实验表明：磁场对运动电荷有力的作用 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。 判断安培力的方向 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。 洛伦兹力的方向 5 1、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。 一、洛伦兹力的方向 磁感线 四 指 大拇指 穿过手心 正电荷运动方向 洛伦兹力方向 6 v F洛 F洛 v v F洛 垂直于纸面向里运动 洛仑兹力垂直于纸面向外 + v F洛=0 F洛=0 v B B B B B B 2、洛伦兹力方向的判断 ①安培力是洛伦兹力的宏观体现 ②洛伦兹力是安培力的微观本质 思考：洛伦兹力和安培力有什么关系呢？ 3、洛伦兹力和安培力的关系 思考：洛伦兹力的大小和哪些因素有关，应如何计算？ 9 二、洛伦兹力的大小 1、公式： 思考: 如果 v 与 B 既不平行也不垂直，应该怎样计算洛伦兹力呢？ 10 把速度v分解为两个分量： v1=vsinθ v2=vcosθ 即f=qBv1 f=qBvsinθ 将v1=vsinθ 代入得 速度方向与磁场方向不垂直时： v 平行于导线的分运动v2不受洛伦兹力作用，洛伦兹力的大小由v1决定。 B v v1 v2 2、计算式： 二、洛伦兹的大小 （θ 为 v 和 B 的夹角） ①θ=90°时，sinθ=1，f =qBv ②θ=0°时，sinθ=0，f = 0 思考2: 若V与B不垂直时，f 与 B 和 v 方向关系如何？这时左手定则对磁感应线有何要求？ f一定与B垂直，一定与v垂直。但v与B不一定垂直。 思考1：f、B、v一定两两垂直吗？ 结论：f一定与B和v所确定的平面垂直。 磁感线穿过手心（注意：不是垂直穿过），f与B垂直、与v垂直。 例题：求下图中各电荷所受洛伦兹力的大小和方向 垂直于纸面向里 14 电子枪 电子束 荧光屏 偏转线圈 原理图 三、电子束的磁偏转 原理图 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正交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折，必须满足平衡条件：，故，这样就把满足的粒子选择出来了。 1、速度选择器 原理图 等离子体 原理：将一束等离子体（含有大量带正负电荷的微粒，整体呈电中性）喷射入磁场，高速射入的离子在洛伦兹力的作用下向两板聚集，使两板间产生电势差，直至之间的电势差大到后面的微粒不再聚集到板上，因此间会形成稳定的电压。 2、磁流体发电机 Lavf56.15.102 $$