1.2 磁场对运动电荷的作用力 课件-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

第一章　磁场 1.2磁场对运动电荷的作用力 大小： 安培力: 2、电流的微观表达式? 【思考】: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吗? 1、磁场对通电导线的作用力 方向： 左手定则 复习回顾 结论：磁场对运动电荷有力的作用。 阴极射线管 1. 定义：运动电荷在磁场中受到的作用力叫做洛伦兹力. 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 2.洛伦兹力与安培力的关系： 运动电荷 1.洛伦兹力的方向由左手定则来判定： 二、洛伦兹力的方向 伸开左手,使拇指和其余四指垂直且处于同一平面内；让磁感线从掌心进入,并使四指指向正电荷运动的方向,那么拇指所指的方向就使正电荷所受洛伦兹力的方向。 如果是负电荷,我们应如何判定洛伦兹力的方向? 四指指向与负电荷运动的方向相反。 2、洛伦兹力的方向垂直于v和B组成的平面 B F洛 v F v 训练：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 B v B F B v F v B B v v 不受洛伦兹力 B Ｆ垂直于纸面向外 Ｆ垂直于纸面向外 B v v 例．(多选）一束等离子体（含有大量带等量正电和负电的微粒，不考虑其重力及电荷间的相互作用），沿图中箭头所示的方向垂直于磁场方向射入一匀强磁场，磁场方向垂直纸面，粒子运动的轨迹如图中a、b所示，则以下说法中正确的是（ 　　） A．a是带负电的微粒的运动轨迹 B．a是带正电的微粒的运动轨迹 C．b是带负电的微粒的运动轨迹 D．b是带正电微粒及负电微粒的共同轨迹 BC 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: v v v v v v v v I F 【思考与讨论】 电荷量为q的粒子以速度v运动时,如果速度方向与磁感应强度方向垂直,那么粒子所受的洛伦兹力为： 三、洛伦兹力大小 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? B V B⊥ B∥  (v⊥B） (v∥B） 特例: 洛伦兹力的特点 ： 1.洛伦兹力只改变速度的方向, 不改变速度的大小。 2.洛伦兹力对电荷不做功。 洛伦兹力和电场力的比较： 比较项目 洛伦兹力F 电场力F 产生条件 v≠ 0且v不与B平行 电场中的电荷一定受到电场力作用 大小 F ＝qvB(v⊥B) F ＝qE 力方向与场方向的关系 一定是F⊥B，F⊥v 正电荷与电场方向相同，负电荷与电场方向相反 做功情况 任何情况下都不做功 可能做正功、负功或不做功 力F为零时 场的情况 F为零，B不一定为零 F为零，E一定为零 作用效果 只改变电荷运动的速度方向，不改变速度大小 既可以改变电荷运动的速度大小，也可以改变电荷运动的方向 四、电视显像管的工作原理 1.主要构造:电子枪、偏转线圈、荧光屏等 2．原理：电子显像管应用了电子束磁偏转的原理。 3．扫描：在偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场，其方向、强度都在不断变化，使得电子束打在荧光屏上的光点不断移动。电子束从最上一行到最下一行扫描一遍叫作一场，电视机每秒要进行50场扫描。 地球磁场能抵挡大部分太阳风 拓展应用：一、速度选择器 1、正交的匀强电场和匀强磁场的区域，带电粒子能沿直线匀速通过，这个区域叫做速度选择器. qvB qE 2、条件：qvB=qE，其选择出的速度v=E/B. qvB qE 3、正负电荷都能以速度v=E/B从左向右沿直线匀速通过速度选择器.（具有单向性） 4、速度选择器不仅选择速度的大小而且选择速度的方向.但不能选择粒子的电性、电荷量、质量。 拓展应用：二、磁流体发电机 1、将一束等离子体喷射入磁场，在磁场中有两块金属板A、B，这时金属板上就会聚集电荷，产生电压. 问题:A、B两极板哪个电势高？ 2、最终达到平衡： ，其产生的电动势：E=U=Bvd. B板 拓展应用：三、电磁流量计 1.流量(Q)：单位时间流过导管某一截面的液体的体积． 2.导电液体中的正、负离子向右运动时在洛伦兹力作用下发生偏转，使a处积累正电荷，b处积累负电荷，从而在a、b间出现电势差，φa>φb.当自由电荷所受静电力和洛伦兹力平衡，a、b间的电势差(U)达到最大时有： 可得： 3.导电液体的流量： 拓展应用：四、霍尔效应 2.上、下表面电势高低的分析方法：确定形成电流的电荷的电性→确定形成电流的电荷的运动方向→判断形成电流的电荷受到洛伦兹力的方向→ 根据上、下表面电荷的正负判断电势高低. 1.高为h、宽为d的导体(自由电荷是电子或正电荷)置于匀强磁场B中，当电流通过导体时，在导体的上表面A和下表面A′之间产生电势差，这种现象称为霍尔效应，此电压称为霍尔电压． 3.霍尔电压的计算：导体中的自由电荷(电荷量为q)在洛伦兹力作用下偏转，A、A′间出现电势差，当自由电荷所受电场力和洛伦兹力平衡时，A、A′间的电势差U就保持稳定，由 ，I＝nqvS，S＝hd，联立解得： ， 称为霍尔系数。 ACD (多选）对以下四个科技实例，说法正确的是（　  　） A．图甲的速度选择器能使速度大小 的粒子沿直线匀速通过，与粒子的带电性质及带电量无关 B．图乙的磁流体发电机正常工作时电流方向为 ，电阻R 两端的电势差等于发电机的电动势 C．图丙是电磁流量计工作原理示意图，正、负离子达到稳定状态时,液体流速为 D．图丁为霍尔元件，若载流子带负电，稳定时元件左侧的电势低于右侧的电势，电势差与元件中的电流成正比 小结： 1、洛伦兹力的方向：左手定则 2、洛伦兹力的大小： (v⊥B） (v∥B） 特例: 3、电视显像管的工作原理 4、电磁技术的应用 速度选择器、磁流体发电机、电磁流量计、霍尔元件 Lavf53.24.2 $