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

1.2磁场对运动电荷的作用力 为什么极光只在地球南北两极出现？ 从宇宙深处射来的带电粒子在地球的两极引起极光 问题1：磁场对通电导线的作用力的大小和方向？ 大小：F＝BILsinθ 方向：左手定则 问题2：电流是如何形成的？ 磁场对通电导线的安培力可能是作用在大量运动电荷上的作用力的宏观表现，也就是说磁场可能对运动电荷有力的作用。 温故知新 磁场对运动电荷有力的作用吗 由上述的两个问题你能够想到什么？ 问题 F v F v 磁场对运动电荷有作用力吗 实验表明：电子束受到磁场的力的作用，径迹发生了弯曲。 运动电荷在磁场中受到的力称为洛伦兹力。 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？ 洛伦兹力的方向 洛伦兹力的方向如何判断？ 左手定则 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 正电荷定向移动的方向 判断洛伦兹力的方向 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。 负电荷所受洛伦兹力的方向与正电荷受力方向相反 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · + v F 2.洛伦兹力方向 — v F I ——左手定则 伸开左手： 磁感线——从手心穿入 四指—— 大拇指——所受洛伦兹力的方向 ①指向正电荷的运动方向 ②指向负电荷运动的反向 F洛⊥B，F洛⊥v， F洛⊥Bv平面 思考：洛伦兹力会对带电粒子做功吗？会不会改变粒子速度大小吗？ 6 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、或带电粒子的运动方向。 v F洛 F洛 B 垂直于纸面向里运动 B v B v F洛 B + v B v B 洛仑兹力垂直于纸面向外 - F洛=0 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 洛伦兹力的本质 安培力是洛伦兹力的宏观体现 洛伦兹力是安培力的微观描述 既然安培力是洛伦兹力的宏观表现，那么我们是否 可以由安培力的表达式推导出洛伦兹力的表达式? （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： 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) （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 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 3.洛伦兹力特点 ①只改变运动电荷速度的方向，不改变大小。 ②洛伦兹力不做功。 洛伦兹力的大小 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