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 选修二 第一章 第二节 1、判断安培力的方向： I I 2、安培力大小的一般计算方法： F=BILsinθ F F 复习 思考： 1、磁场对电流有力的作用， 2、电流是由电荷的定向移动形成的，由此我们是否可以设想这个力其实是作用在电荷上的？ 运动电荷在磁场中会受到作用力吗？ I 推理与猜想 演示：阴极射线在磁场中的偏转 1、没有磁场时，接通高压电源可以观察到什么现象。 2、光束实质上是什么？ 3、若在电子束的路径上加磁场，可以观察到什么现象？ 4、改变磁场的方向，通过观查从而判断运动的电子在各个方向磁场中的受力方向。 挑战练习 【实验现象 】 在没有外磁场时，电子束沿直线运动，将磁铁靠近阴极射线管，发现电子束运动轨迹发生了弯曲。 【实验结论 】 磁场对运动电荷有力的作用。 磁场对运动电荷的作用力叫做 洛伦兹力 洛伦兹 (1853 ~ 1928) 一、洛伦兹力 2. 洛伦兹力与安培力的关系： 1. 定义:实验表明运动电荷在磁场中受到力的作用， 这个力叫做洛仑兹力。 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。 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 宏观表现 宏观表现 洛伦兹力的本质 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 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”。 二、洛伦兹力的方向 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。 左手定则: 四指的方向 与正电荷运动方向相同与负电荷运动方向相反 磁感线方向 穿掌心 拇指方向 洛伦兹力方向 B v F洛 v B F v f v f v v B v f f 垂直纸面向外 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 1、可见：以相同速度进入同一磁场的正负电荷受到的洛伦兹力方向相反。 2、安培力方向由左手定则判断。我们知道安培力的方向既垂直于磁场方向，又垂直于电流方向，同样也用左手定则判断洛伦兹力f的方向也既垂直于磁场B的方向又垂直于电荷运动速度v的方向 练一练： 练习：试判断这时粒子所受洛伦兹力的方向 × × × × × × × × × + × × × × × × × × × V V + V V V + V F + V F垂直纸面向外 F垂直纸面向里 + V F F F F=0 F=0 + + + 探究洛伦兹力的大小： 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 （1）电流强度I。 （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。 (适用条件：速度方向与磁场方向垂直) 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情况如何？ v0 1、V//B，洛伦兹力最小 F=0 想一想：如果带电粒子射入匀强磁场时（不计粒子重力）,初速度vo跟磁感强度B的方向平行,粒子将做什么运动？ 以初速度v0做匀速直线运动 三、洛伦兹力的大小 类比：我们知道：当电流方向跟磁场方向平行时安培力等于0 。 2、V垂直B，洛伦兹力F最大 v q B 实验表明：磁场越强（磁感强度越大）、电荷量越大、运动速度越快，电荷受到的洛伦兹力越大； 可见:当电荷运动方向跟磁场方向垂直时洛伦兹力的大小跟三个因素相关：磁感应强度B 电荷量q 电荷运动快慢 v F=qVB V ［想一想］若此电子不垂直射入磁场， 电子受到的洛伦兹力又如何呢 ？ B1 B2 四、洛伦兹力的特点： 2、洛伦兹力只改变速度的方向, 不改变速度的大小. 3、洛伦兹力对电荷永不做功. 1、洛伦兹力的方向总是既垂直于速度,又垂直于磁场, 即垂直于V 和B 所组成的平面. 练习 例题：求下图中各电荷所受洛伦兹力的大小和方向 洛伦兹力与电场力的对比 五、电子束的磁