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？其微观表达式的形式为？ 磁场对通电导线有作用力；而带电粒子的定向移动形成了电流。那么，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 阴极射线管 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。 一、洛伦兹力 1. 定义:实验表明运动电荷在磁场中受到力的作用， 这个力叫做洛伦兹力 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 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 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（电流方向）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。 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 二、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 v B 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. 二、洛伦兹力的方向 F V 洛伦兹力方向的特点 洛伦兹力对带电粒子不做功 洛伦兹力会对带电粒子做功改变粒子速度大小吗？ 例1、试判断下列图中各带电粒子所受洛伦兹力的方向、或带电粒子的电性。 v F洛 F洛 B 垂直于纸面向里运动 B v B v F洛 B v B 洛仑兹力垂直于纸面向外 - 洛仑兹力垂直于纸面向外 F洛=0 例2.将含有大量正、负带电粒子及不带电粒子的气体以一定速度垂直于磁场喷入匀强磁场中，它们在磁场中的运动径迹分成了如图所示的三束，其中②是直线。则(　　) A　①是带正电的粒子 B　②是带正电的粒子 C　③是带正电的粒子 D　③是不带电的粒子 A （1）通电导线中的电流？ （2）通电导线所受的安培力？ （3）这段导线内的自由电荷数？ （4）每个电荷所受的洛伦兹力？ 设有一段长为L，横截面积为S的直导线，单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，自由电荷定向移动的速率为 v。这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中，求： 三、洛伦兹力的大小 安培力大小等于各个自由电荷所受洛伦兹力的合力 （B与V垂直) 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 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 每个自由电荷所受的洛伦兹力大小： 思考： 三、洛伦兹力的大小 安培力大小等于各个自由电荷所受洛伦兹力的合力 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 ┴ 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 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) 三、洛伦兹力的大小 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 用图像表示： 练习: 如图所示,电子枪发射电子经加速后沿虚线方向进入匀强磁场区域(图中圆内),沿图中实线方向射出磁场,最后打在屏上P点,则磁场的方向可能为(　A　)   A.垂直于纸面向外 B.垂直于纸面向内 C.平行于纸面向上 D.平行于纸面向右 课堂小结 一. 洛