磁场对运动电荷的作用力课件.ppt

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1、第5节运动电荷在磁场中受到的力一、观察阴极射线在磁场中的偏转未加磁场时的电子束运动径迹电子束在磁场中的偏转实验现象：在没有外磁场时，电子束沿直线运动，将蹄形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：阴极射线管中的电子束在磁场中发生偏转，磁场对运动电荷确实存在作用力．1、定义：磁场对运动电荷的作用力叫做洛伦兹力2、方向的判断：通电导线在磁场中受到的安培力，实际是洛伦兹力的宏观表现.一、洛伦兹力：伸开左手，使拇指与其余四指垂直，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

2、场中所受洛伦兹力的方向。左手定则洛伦兹力的方向伸开左手：磁感线——垂直穿入手心四指——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vF洛实验结论：洛伦兹力的方向既跟磁场方向垂直F⊥B，又跟电荷的运动方向垂直F⊥v，故洛伦兹力的方向总是垂直于磁感线和运动电荷所在的平面，即：F洛⊥Bv平面1、试判断下列运动的带电粒子在磁场中所受洛伦兹力的方向：课堂练习1、下列各图中带电粒子刚刚进入磁场，试判断这时粒子所受洛伦兹力的方向×××××××××+×××××××××VV+VVV+VFL+V垂直纸面向外垂直纸面向里+VFLFLFLFL=0FL=

3、0课堂练习:一、对洛伦兹力方向的理解1．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．当电荷电性一定时，其他两个因素中，如果只让一个因素相反，则洛伦兹力方向必定相反；如果同时让两个因素相反，则洛伦兹力方向将不变．2．当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两者所决定的平面．3．由于洛伦兹力的方向总是跟运动电荷的速度方向垂直，所以洛伦兹力对运动电荷不做功，洛伦兹力只能改变电荷速度的方向，不能改变速度的大小．特别提醒：(1)判断负电荷在磁场

4、中运动受洛伦兹力的方向，四指要指向负电荷运动的相反方向，也就是电流的方向．(2)电荷运动的方向v和B不一定垂直，但洛伦兹力一定垂直于磁感应强度B和速度方向v.设在一磁感强度为B的匀强磁场中，垂直于磁场方向放入一段长为L通电直导线，横截面积为S，单位体积中含有的自由电荷数为n，每个电荷的电量为q，定向移动的速率为v，试推导每个电荷所受洛仑兹力的大小三、洛伦兹力的大小思考与讨论：安培力与洛仑兹力的关系导体中的电流是由电荷的定向移动产生的截面A截面BLF洛=qvB导线中的电流I=nqSv所受到的安培力F安=BIL=BnqSvL运动电荷的总数nSL单个运动电荷所受

5、到的作用力F洛=F安/nSL条件：电荷运动方向与磁场方向垂直分析1.当电荷运动方向与磁场方向垂直（v⊥B）时，F洛=qvB.2.当电荷的运动方向与磁场方向平行（v//B)时，电荷不受洛伦兹力作用，即F洛=0.3.在一般情况下，当运动电荷的速度方向与磁场方向成θ角时，qvvBvBθB2B1v2v1F洛=qvB1=qvBsinθF洛=qv1B=qvBsinθθ1．洛伦兹力的大小：F洛＝qvBsinθ，其中θ是带电粒子的运动方向与磁场方向的夹角．(1)当v⊥B时，θ＝90°，所以F洛＝qvB.(2)当v∥B时，θ＝0°，所以F洛＝0，即运动方向与磁场平行时，不受

6、洛伦兹力．(3)当v＝0时，F洛＝0，即静止电荷不受洛伦兹力．电荷在电场中一定要受到电场力的作用运动电荷在磁场中不一定要受到洛伦兹力的作用电场力F=qE洛伦兹力F=qvB电场力方向与电场方向平行洛伦兹力方向与磁场方向垂直电场力对运动的电荷不一定做功洛伦兹力对运动的电荷一定不做功思考与讨论你能指出电场和磁场对电荷作用力的不同吗？1、大小的不同：2、方向的不同：3、作用关系的不同：4、做功的不同：洛仑兹力和电场力的区别：电荷在电场中一定受到电场力的作用，与其运动状态无关；而电荷在磁场中不一定受到磁场力作用，只有相对于磁场运动且运动方向与磁场方向不平行的电荷才受

7、磁场力作用。2.大小：F电＝Eq,F洛=Bqvsinθ3.电荷所受电场力方向总是平行于电场线的切线方向；而电荷所受磁场力的方向总是既垂直于磁场方向，又垂直于运动方向。4.电场力要对运动电荷做功（电荷在等势面上运动除外）；而电荷在磁场中运动时，磁场力一定不会对电荷做功。2．洛伦兹力和安培力的区别与联系(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)尽管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的和，一般只有当导体静止时才能这

8、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