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

第二节 磁场对运动电荷的作用力 既然磁场对电流有力的作用，而电流是由电荷的定向移动形成的。那么磁场是否对运动电荷也有作用力呢？ 【问题思考】 2 1.运动电荷在磁场中受到的力叫洛伦兹力. 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 安培力和洛伦兹力有什么联系？ · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · + v F 2.洛伦兹力方向 方向判定：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，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。 — v F I ——左手定则 4 v F v F B v B B B v 甲 乙 丙 丁 [训练加固] 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 纸面向里 3.洛伦兹力特点： (1)洛伦兹力的方向即垂直于磁场方向，又垂直于电荷的运动方向，即洛伦兹力F垂直于v和B所决定的平面，但v和B不一定垂直 (2)洛伦兹力只改变电荷的运动方向，不改变电荷速度的大小 (3)故洛伦兹力永远不做功. · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · + v F 【思考】洛伦兹力和安培力是同种类型的力，怎样从通电导线安培力的计算公式中导出单个电荷洛伦兹力的计算公式？ 二、洛伦兹力大小 推导：若有一段长度为L的通电导线，横截面积为S，单位体积内含有的粒子数为n，每个粒子的电荷量为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安=ILB I=nqsv N=nLs （1）当B┴v时，F洛=qvB [问题]若带电粒子与磁场成角射入磁场，电子受到的洛伦兹力又如何呢？ 为B和 v之间的夹角 B v B⊥ B∥ （2）当B//v时，F洛=0 （3）当B与v夹角为时，F洛=qvBsin v 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 洛伦兹力与电场力 洛伦兹力 电场力 性质 产生条件 方向 大小 作用效果 磁场对运动电荷的作用力 电场对电荷的作用力 磁场中运动方向不与磁场方向平行的运动电荷 电场中的任何电荷 F⊥B、F⊥v（左手定则） 正电荷同向，负电荷反向 F=qvBsinθ (θ ：B与IL间） F=qE 只改变速度方向， 不改变速度大小 即可以改变速度方向，也可以改变速度大小 洛伦兹力与安培力 洛伦兹力 安培力 性质 产生条件 方向 大小 作用效果 磁场对运动电荷的作用力 磁场对通电导线的作用力 磁场中运动方向不与磁场方向平行的运动电荷 磁场中不与磁场平行的导线 F⊥B、F⊥v（左手定则） F⊥B、F⊥I （左手定则） F=qvBsinθ (θ ：B与IL间） F=BIL sinθ 只改变速度方向， 不改变速度大小 可对整根导线做功 三、磁场的性质 ①对磁极有力的作用： ②对通电导线有力的作用： ③对运动电荷有力的作用： 小磁针N极的受力方向 F安⊥ B、I所决定平面 F安=ILBsinθ B：匀强磁场 L：始末两点间有效长度 θ ：B与IL间的夹角 F洛⊥ B、v所决定平面 F洛=qvBsin 原理：应用电子束磁偏转的道理 四、电视显像管的工作原理 例、如图在平行板电容器（电场强度为E，磁感应强度为B），有一带正电粒子q沿虚线通过不发生偏转。试求出带电粒子具有的速度v？(不计带电粒子重力) 实际应用： 拓展1：若粒子带负电，还能以速度v沿虚线通过吗？ 拓展3：若V从右向左呢？ 拓展2：若只改变粒子的带电量呢？ 一、速度选择器 只选速度(大小和方向) 其原理是：等离子体喷入磁场，正、负离子分别聚集到B、A板上，产生电势差。 实际应用： 二、磁流体发电机 设板间距离为d，当等离子体以速度v通过板间，A板上聚集的电荷达到稳定时。求电势差E 受力平衡：E场q=Bqv， 即E场=Bv， 故E=E场d=Bdv。 例1、如图，在平行板电容器中（电场强度为E，磁感应强度为B），具有某一速度v的带正电粒子q将沿虚线通过不发生偏转。试求出带电粒子具有的速度v？ 实际应用： 一、速度选择器 拓展1：若q为负，V从左向右， 还能作速度选择器用吗？ 拓展3：