94洛伦兹力

3.5《磁场对运动电荷的作用力》答：电荷的定向移动形成电流.物理学中规定正电荷定向移动的方向为电流方向.电流的微观表达式为问题思考1、电流是怎样形成的?电流的方向是怎样规定的?电流的微观表达式（决定式）是什么?Snq答：磁场对电流的作用力称为安培力.安培力的方向用左手定则来判断.其大小为F=BIL(B⊥L)2、什么叫做安培力?怎样判断安培力的方向?安培力的大小为多少?猜想:既然磁场对电流有力的作用，而电流又是由电荷定向移动形成的，那么很有可能是磁场对定向移动的电荷有力的作用。实验：用阴极射线管研究磁场对运动电荷的作用。实验验证在真空玻璃管内安装一个阴极、一个阳极.阴极接高电压的负极、阳极接正极.阴极能够发射电子,电子束在两极之间的电场力的作用下从阴极飞向阳极.这个管子叫做阴极射线管.为了显示电子束运动的情况,管内装有长条形的荧光屏,屏上的物质受到电子的撞击时能够发光,显示出电子束的运动轨迹。[实验现象]当电子射线管的周围不存在磁场时，电子的运动轨迹是直线。当电子射线管的周围存在磁场时，电子的运动轨迹是曲线。[实验结论]运动电荷确实受到了磁场的作用力，这个力通常叫做洛伦兹力。洛伦兹，荷兰物理学家、数学家，1853年7月18日生于阿纳姆，并在该地上小学和中学，成绩优异，少年时就对物理学感兴趣，同时还广泛地阅读历史和小说，并且熟练地掌握多门外语。1870年洛伦兹考入莱顿大学，学习数学、物理和天文。1875年获博士学位。1895年，洛伦兹首先提出了运动电荷产生磁场和磁场对运动电荷有作用力的观点，为纪念他，人们称这种力为洛伦兹力。洛伦兹认为一切物质分子都含有电子，阴极射线的粒子就是电子。把以太与物质的相互作用归结为以太与电子的相互作用。这一理论成功地解释了塞曼效应，与塞曼一起获1902年诺贝尔物理学奖。洛伦兹于1928年2月4日在荷兰的哈勃姆去世，终年75岁。为了悼念这位荷兰近代文化的巨人，举行葬礼的那天，荷兰全国的电信、电话中止三分钟。世界各地科学界的著名人物参加了葬礼。爱因斯坦在洛伦兹墓前致词说：洛伦兹的成就“对我产生了最伟大的影响”，他是“我们时代最伟大、最高尚的人”。洛伦兹（1853—1928）一.洛伦兹力1.概念：磁场对运动电荷的作用力叫做洛伦兹力。2.F洛与F安的关系：F安＝NF洛（N为受到的洛伦兹力的运动电荷的总个数）◆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。用左手定则来判定伸开左手，使大姆指跟其余四个手指垂直，且处于同一平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，四指指向正电荷运动的方向，那么，拇指所指的方向就是正电荷所受洛仑兹力的方向．二、洛伦兹力的方向vF思考:如果运动的是负电荷而不是正电荷，该怎样判定它所受到的洛伦兹力的方向呢？vF如果运动的是负电荷，则四指指向负电荷运动的反方向，那么拇指所指的方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向。判定方法：vFvFBvBBＦ垂直于纸面向外Ｆ垂直于纸面向外Bv1、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、洛伦兹力的方向垂直于v和B组成的平面BF洛v甲乙丙丁训练加固：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心得体会既然安培力为洛伦兹力的宏观表现，那么我们用导体所受的安培力来除以这段导体所含有的自由电荷数，不就可以求出每个自由电荷所受的洛伦兹力了吗？想一想IFvvvv（1）通电导线中的电流（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qvBnSLLnqvSBNFF)(安洛nSLNnqvSILnqvSBBILF)(安设有一段长为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，求三、洛伦兹力大小qvBF洛电荷量为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(v垂直B）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sinqvBF洛θBF洛vB⊥B∥θ为B和v之间的夹角VB⊥B∥三、洛伦兹力大小sinqvBF洛(v⊥B）(v∥B）特例:qvBF洛0洛F当运动电荷的速度v方向与磁感应强度B方向的夹角为θ，电荷所受的洛伦兹力大小为上式中各量的单位：F洛为N，q为C，v为m/s，B为T三、洛伦兹力大小F洛=qvB=1.60×10-19×3×106×0.10N=4.8×10-14N电子的速率v=3×106m/s,垂直射入B=0.10T的匀强磁场中，它受到的洛伦兹力是多大？课堂练习解：因为v垂直B，所以所受洛伦兹力大小当一带正电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CDB课堂练习电荷量为＋q的粒子在匀强磁场中运动，下列说法正确的是()A．只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同B．如果把＋q改为-q，且速度反向，大小不变，则洛伦兹力的大小方向不变C．洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直，磁场方向一定与电荷运动方向垂直D．粒子的速度一定变化B课堂练习来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子在进入地球周围的空间时，将()A．竖直向下沿直线射向地面B．相对于预定地面向东偏转C．相对于预定点稍向西偏转D．相对于预定点稍向北偏转BV课堂练习思考与讨论：1.带电粒子在磁场中运动时，洛伦兹力对带电粒子是否做功？2.带电粒子在磁场中运动时受洛伦兹力.而带电粒子在电场中受电场力.那么洛伦兹力与电场力有何区别？带电粒子在匀强磁场中的运动当V平行B时，F=0，带电粒子以速度v作运动。当v与B垂直时，因为洛伦兹力的方向始终与运动方向，只改变速度的，不改变速度的，只有才具有这种特点，所以带电粒子垂直进入匀强磁场后做。匀速直线垂直方向大小匀速圆周运动匀速圆周运动带电粒子带匀强磁场中的运动分析Bqvrvm2BqmvrBqmT2vr2T带电粒子垂直进入匀强磁场后做。匀速圆周运动向洛FF洛伦兹力的特点：1.洛伦兹力的方向既垂直于磁场,又垂直于速度,即垂直于v和B所组成的平面2.洛伦兹力只改变速度的方向,不改变速度的大小3.洛伦兹力对电荷不做功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。课堂练习在图所示的平行板之间,电场强度E和磁感应强度B相互垂直,具有不同水平速度的带电粒子射入后发生偏转的情况不同.这种装置能把具有某一特定速度的粒子选择出来,所以叫做速度选择器.若带正电粒子入射速度,则下列说法正确的是()BEvA.粒子动能一定增加,电场力做正功B.粒子所受洛伦兹力一定增大,洛伦兹力做正功C.粒子动能一定减少,洛伦兹力不做功D.电场力不做功,洛伦兹力做正功++++++++++++------------BE+qA主要构造:电子枪（阴极）、偏转线圈、荧光屏等电视显像管的工作原理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?【思考与讨论】洛伦兹力的运用原理：应用电子束磁偏转的道理电视显像管的工作原理