运动电荷在磁场中受到的力-----磁场中的圆周运动

§3.5运动电荷在磁场中受到的力主页电子射线管实验磁场对运动电荷的作用力叫做洛伦兹力－vf－vf－vf－vf－vf－vfIF安.....................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.洛伦兹力的方向、左手定则vvff一、洛伦兹力的方向vvBvff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）也是既垂直于磁场B的方向又垂直于电荷运动速度v的方向－－－左手定则巩固练习试判断各图中带电粒子受洛伦兹力的方向，或带电粒子的电性、或带点粒子的运动方向。vffvv洛伦兹力方向垂直纸面向里洛伦兹力方向垂直纸面向外v关于洛伦兹力的说明：1、洛伦兹力的方向垂直于v和B组成的平面。2、洛伦兹力永远与速度方向垂直。3、洛伦兹力对电荷不做功4、洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小。§3.5运动电荷在磁场中受到的力主页3.洛伦兹力的大小若有一段长度为L的通电导线，横截面积为S，单位体积中含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的电量为q，定向移动的平均速率为v，将这段导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中。推导：这段导体所受的安培力：I的微观表达式：这段导体中含有的自由电荷数：每个自由电荷所受的洛伦兹力大小：qvBnLSnqvSLBnLSBILnLSFf安F=BILI=nqsvN=nLs【思考与讨论】vtvsv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v0V//B，F洛=0以初速度v0做匀速直线运动二、洛伦兹力的大小我们知道：当电流方向跟磁场方向平行时安培力等于02、当带电粒子的运动方向与磁场方向垂直时，洛伦兹力f最大；vqB二.洛伦兹力的大小洛伦兹力：F=qVB(V垂直B）——洛伦兹力对电荷只起向心力的作用，故只在洛伦兹力的作用下，电荷将作匀速圆周运动1、当一带正电q的粒子以速度v沿螺线管中轴线进入该通电螺线管，若不计重力，则[]A．带电粒子速度大小改变；B．带电粒子速度方向改变；C．带电粒子速度大小不变；D．带电粒子速度方向不变。CD§3.5运动电荷在磁场中受到的力主页一、带电粒子在匀强磁场中的运动规律1、带电粒子以一定的初速度进入匀强磁场，带电粒子将做怎样的运动？（讨论）（1）当v//B，f=0，带电粒子以速度v做匀速直线运动（2）当v⊥B，带电粒子以入射速度v做匀速圆周运动§3.5运动电荷在磁场中受到的力主页带电粒子在磁场中v⊥B只受洛仑兹力，粒子做匀速圆周运动的规律。周期：时间：半径：qBmvrqBmvrT22TTt03602rmvqvB/2洛伦兹力做向心力：3、粒子在磁场中运动的解题思路：找圆心，画轨迹，求半径，求时间。2、§3.5运动电荷在磁场中受到的力主页二.确定带电粒子在磁场中运动轨迹的方法根据几何关系确定圆心①圆周上任意两点连线的中垂线过圆心（入射出射位置连线的中垂线过圆心）②过切点作切线的垂线过圆心（速度的垂线为半径，过圆心）*速度偏角等于转过的圆心角yxLv30ºOv§3.5运动电荷在磁场中受到的力主页例1：如图所示，一束电子（电量为e）以速度v垂直射入磁感应强度为B、宽度为d的匀强磁场中，穿透磁场时速度方向与电子原来入射方向的夹角是30°，则电子的质量是多少？穿过磁场的时间又是多少？30°vvf洛30°df洛O§3.5运动电荷在磁场中受到的力主页+-电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏转技术实现的。电子束经过电压为U的加速电场后，进入一圆形匀强磁场区域，如图所示。磁场方向垂直于圆面。磁场区中心为O，半径为r。当不加磁场时，电子束将通过O点而打到屏幕的中心M点。为了让电子束射到屏幕边缘P点，需要加一匀强磁场，使电子束偏转一已知角度θ，此时磁场的磁感应强度B应为多少？(分别用e、m表示电子的电量和质量)练习1OaRrRb2vv电子束解：RmvevB/2有几何关系知：Rr2tan磁感应强度的方向垂直直面向外U加速221mveU解得：2tan21emUrB§3.5运动电荷在磁场中受到的力主页如图所示，在y0的区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直于xy平面并指向纸面外，磁感应强度为B。一带正电的粒子以速度v0从O点射入磁场，入射方向在xy平面内，与x轴正向的夹角为θ。若粒子射出磁场的位置与O点的距离为L，求该粒子的电量和质量之比q/m。例2：解：做出粒子运动轨迹如图。OypvθO'θLθ粒子的运动半径：由几何关系知：L/2sinr由上式解得：BLvmq/sin2/0qBmvr/0§3.5运动电荷在磁场中受到的力主页例3如图所示，一匀强磁场，磁场方向垂直于xy平面，在xy平面上磁场分布在以O为圆心的一个圆形区域内，一个质量是m，带电量是q的带电粒子，由原点O开始运动，初速度为v，方向沿x轴正方向，后来经过y轴上的p点，此时速度方向和y轴夹角为30º，p到O点的距离是L，不计重力，求B的大小yxv30ºOvLMNrrP§3.5运动电荷在磁场中受到的力主页解：做两条速度的延长线交于M点，过M点做角平分线交y轴N点，以N为圆心以r为半径做圆，切于两速度线，切点分别为O、P根据几何关系：3/Lr质点圆周运动半径：mv/qBr由上式解得：qLmvB/3yxv30ºOvLMNrrP圆周上两条切线夹角的平分线过圆心§3.5运动电荷在磁场中受到的力主页小结：一、带电粒子在匀强磁场中的运动规律二.确定带电粒子在磁场中运动轨迹的方法若已知入射点、出射点及入射方向、出射方向，可通过入射点和出射点做垂直于入射方向和出射方向的直线，两直线的交点，即为圆周的圆心。若已知入射点、出射点及入射方向，可通过入射点做入射线的垂线，连接入射点和出射点，作此连线的垂直平分线，两垂线的交点，即为圆周的圆心。根据几何关系确定圆心①圆周上任意两点连线的中垂线过圆心②圆周上两条切线夹角的平分线过圆心③过切点作切线的垂线过圆心1.2.3.三.电视显像管的工作原理主要构造:电子枪（阴极）、偏转线圈、荧光屏等【思考与讨论】1．若要使电子束在水平方向偏离中心，打在荧光屏上的Ａ点，偏转磁场应该沿什么方向？２．若要使电子束打在Ｂ点，磁场应该沿什么方向？３．若要使电子束打在荧光屏上的位置由Ｂ逐渐向Ａ点移动，偏转磁场应该怎样变化？原理：•应用电子束磁偏转的道理六电视显像管的工作原理洛伦兹力和电场力的区别：1.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磁场力作用。2.大小：F电＝Eq,F洛=Bqvsinθ。3.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。