34磁场对运动电荷的作用力

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1、3.4磁场对运动电荷的作用力【学习目标】1•理解洛伦兹力和安培力的关系，能够由已知的安培力的大小和方向推知洛伦兹力的大小和方向。2.理解洛伦兹力大小的决定因素，弄清洛伦兹力与电场力的区别，能够熟练地运用洛伦兹力的计算公式。3•理解洛伦兹力方向与磁场方向、电流方向的关系，能够熟练地运用左手定则判断洛伦兹力的方向。4.掌握并能熟练地运用洛伦兹力的特点：与速度方向垂直，永远不做功，不改变运动电荷的动能。【要点梳理】要点一、洛伦兹力的大小和方向要点诠释：1洛伦兹力运动电荷在磁场中所受的力叫做洛伦兹力。2.洛伦兹力与安培力

2、的关系(1)安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观解释。电流是带电粒子定向运动形成的，通电导线在磁场中受到磁场力(安培力)的作用，揭示了带电粒子在磁场中运动时要受磁场力作用的本质.(2)大小关系：F^=NF洛，式中的N是导体中的定向运动的电荷数。3.洛伦兹力的冇向——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。负电荷受力的方向与正电荷受力的方向相反。4.洛伦兹力的

3、大小洛伦兹力的大小用公式F=qvBsi来计算，其中°为电荷速度方向与磁感应强度方向的夹角。(1)当运动电荷运动方向与磁感应强度方向垂直时：F=qvB；(2)当运动电荷运动方向与磁感应强度方向平行时：F-0；(3)当电荷在磁场中静止时：F=0o要点二、对洛伦兹力的理解要点诠释：1.如何正确理解洛伦兹力的方向(1)洛伦兹力的方向可由左手定则判定，决定洛伦兹力方向的因素有三个：电荷的电性(正、负)、速度方向、磁感应强度的方向。当电荷一定即电性一定时，其他两个因素中，如果只让一个因素的方向相反，则洛伦兹力方向必定相反；如

4、果同时让两个因素的方向相反，则洛伦兹力方向将不变。(2)在电荷的运动方向与磁场方向垂直时，由左手定则可知，洛伦兹力的方向既与磁场方向垂直，又与电荷的运动方向垂直，即洛伦兹力垂直于v和B两者决定的平面。(3)电荷运动的方向和B不一定垂直，但洛伦兹力一定垂直于磁感应强度B和速度v的方向。2.应用洛伦兹力公式应注意的问题<1)公式F二qvB仅适用于v丄B的情况，式中的v是电荷相对于磁场的运动速度。(2)当电荷的运动方向与磁场方向相同或相反，即v与B平行时，由实验可知，20。所以只有当v与B不平行时，运动电荷才受洛伦兹力

5、。当电荷运动方向与磁场方向夹角为&时，电荷所受洛伦兹力的计算公式为：F=BqvsinO。(3)当v二0时，F=0。即磁场对静止的电荷无作用力，磁场只对运动电荷有作用力。这与电场对其中的静止电荷或运动电荷总有电场力作用是不同的。3.洛伦兹力与安培力、电场力有何区别和联系(1)洛伦兹力与安培力的关系①洛伦兹力是单个运动电荷在磁场中受到的力，而安培力是导体中所有定向移动的自由电荷受到的洛伦兹力的宏观表现；②尽着安培力是自由电荷定向移动时受到的洛伦兹力的宏观表现，但也不能认为安培力就简单地等于所有定向移动电荷所受洛伦兹力

6、的和，一般只有当导体静止时才能这样认为；③洛伦兹力恒不做功，但安培力却可以做功。可见安培力与洛伦兹力既有紧密相关、不可分割的联系，也有显著的区别。(2)洛伦兹力与电场力的比较这两种力是带电粒子在两种不同的场中受到的力，反映了磁场和电场都有力的性质，但这两种力的区别也是十分明显的。洛伦兹力电场力作用对象仅在运动电荷的速度方向与B不平行时，运动电荷才受到洛伦兹力带电粒子只要处在电场中，一定受到电场力大小、方向F=Bqvsin&,方向与B垂直，与v垂直，用左手定则判断F二qE,F的方向与E同向或反向特点洛伦兹力永不做功

7、电场力可做正（或负）功要点三、电视机显像管的工作原理要点诠释：1-构造电视机显像管由电子枪、偏转线圈和荧光屏三部分组成，如图所示。2.原理阴极发射电子，经过偏转线圈（偏转线圈产生的磁场和电子运动方向垂直）电子受洛伦兹力发生偏转，偏转后的电子打在荧光屏上，使荧光屏发光。3.扫描在电视机显像管的偏转区有两对线圈，叫做偏转线圈，偏转线圈中通入大小、方向按一定规律变化的电流，分别在竖直方向和水平方向产生偏转磁场，其方向、强弱都在不断地变化，因此电子束打在荧光屏上的光点就像下图那样不断移动，这种电视技术叫做扫描。4.工作过

8、程电视机显像管发射电子，在加速电场中被加速后进入偏转磁场。在偏转磁场的作用下，电子束在荧光屏上扫描。电子束从最上一行到最下一行扫描一遍，叫做一场，电视机中每秒要进行50场扫描，加上人的“视觉暂留”，所以我们感到整个荧光屏都在发光。【典型例题】类型一、对磁场力的基本认识例1、在磁感应强度为B的匀强磁场中，垂直于磁场方向放入一段通电导线.若任意时刻该导线中有N个以速度v做定向