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第一章 安培力與洛倫茲力
1.2磁場對運(yùn)動電荷的作用力
問題
新課引入
我們知道，磁場對通電導(dǎo)線有作用力；我們還知道，帶電粒子的定向移動形成了電流。那么，磁場對運(yùn)動電荷有作用力嗎？如果有，力的方向和大小又是怎樣的呢？
一、洛倫茲力的方向
知識回顧
2、判斷下列圖中安培力的方向：
F
F
方向：
安培力:
1、磁場對通電導(dǎo)線的作用力
θ為B和I
之間的夾角
大小：
左手定則
2、判斷下列圖中安培力的方向：
一、洛倫茲力的方向
磁場對通電導(dǎo)線（電流）有力的作用，而電流是電荷的定向運(yùn)動形成的，由此你會想到了什么？
磁場可能對運(yùn)動電荷有力的作用。
導(dǎo)體中的電流是由電荷的定向移動產(chǎn)生的:I=nqsv
3.電流是如何形成的？
知識回顧
一、洛倫茲力的方向
觀察陰極射線在磁場中的偏轉(zhuǎn)
如圖所示的玻璃管已經(jīng)抽成真空。當(dāng)左右兩個電極按圖示的極性連接到高壓電源時(shí)，陰極會發(fā)射電子。電子在電場的加速下飛向陽極。擋板上有一個扁平的狹縫，電子飛過擋板后形成一個扁平的電子束。長條形的熒光板在陽極端稍稍傾向軸線，電子束掠射到熒光板上，顯示出電子束的徑跡。
【演示實(shí)驗(yàn)】
一、洛倫茲力的方向
一、洛倫茲力的方向
一、洛倫茲力的方向
F
v
F
v
一、洛倫茲力的方向
1、沒磁場，沿直線運(yùn)動
2、電子流在磁場中發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，運(yùn)動軌跡發(fā)生彎曲
3、當(dāng)磁場的方向發(fā)生變化時(shí)，電子流的彎曲方向也發(fā)生了改變
及電荷的運(yùn)動方向有關(guān)。
從陰極發(fā)射出來的電子，在陰陽兩極間的高壓作用下，使其加速，形成電子束，轟擊到長條形的熒光屏上激發(fā)出熒光，可以顯示電子束的運(yùn)動軌跡。
陰極射線管的原理：
實(shí)驗(yàn)觀察到的現(xiàn)象：
一、洛倫茲力的方向
1、磁場對運(yùn)動電荷有力的作用
2、磁場對運(yùn)動電荷力的方向與磁場的方向
結(jié)論：
（1）定義：運(yùn)動電荷在磁場中受到的作用力，叫洛倫茲力
（2）安培力與洛倫茲力的關(guān)系
安培力
洛侖茲力
磁場對電流的作用
磁場對運(yùn)動電荷的作用
因
果
微觀原因
宏觀表現(xiàn)
1.洛倫茲力
安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，洛倫茲力是安培力的微觀本質(zhì)
一、洛倫茲力的方向
2.洛倫茲力方向
左手定則
伸開左手，使拇指和其余四指垂直，并且都與手掌在同一平面內(nèi)，讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使四指指向正電荷運(yùn)動的方向或負(fù)電荷運(yùn)動的反方向，這時(shí)拇指所指的方向就是該電荷在磁場中所受洛倫茲力的方向。
一、洛倫茲力的方向
洛倫茲力的方向既跟磁場方向垂直F⊥B，又跟電方荷的運(yùn)動方向垂直F⊥v，故洛倫茲力的方向總是垂直于磁感線和運(yùn)動電荷所在的平面，即：F洛⊥Bv平面。
伸開左手：
磁感線——垂直穿入手心
四指——
大拇指——所受洛倫茲力的方向
①指向正電荷的運(yùn)動方向
②指向負(fù)電荷運(yùn)動的反向
說明
v
F
v
F
二、洛倫茲力的大小
安培力
洛倫茲力
I
FA
v
F洛
F洛
F洛
F洛
F洛
F洛
宏觀
微觀
FA=N·F洛
安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn):大量運(yùn)動電荷受力
洛倫茲力是安培力的微觀本質(zhì):一個運(yùn)動電荷受力
二、洛倫茲力的大小
探究洛倫茲力大小的表達(dá)式：
設(shè)有一段長為L，橫截面積為S的直導(dǎo)線，單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，每個自由電荷的電荷量為q，自由電荷定向移動的速率為v。這段通電導(dǎo)線垂直磁場方向放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，求
（1）電流強(qiáng)度I。
（2）通電導(dǎo)線所受的安培力。
（3）這段導(dǎo)線內(nèi)的自由電荷數(shù)。
（4）每個電荷所受的洛倫茲力。
二、洛倫茲力的大小
F洛 =qvB
導(dǎo)線中的電流 I=nqsv
所受到的安培力 FA=BIL=BnqsvL
運(yùn)動電荷的總數(shù) N=nsL
單個運(yùn)動電荷所受到的作用力 即
探究洛倫茲力大小的表達(dá)式：
二、洛倫茲力的大小
V
若此電子不垂直射入磁場，電子受到的洛倫茲力又如何呢 ？
B1
B2
問題
二、洛倫茲力的大小
總結(jié)
（1）當(dāng)v//B時(shí)：
（2）當(dāng) v⊥B時(shí)：
F洛=qvB
F洛=0
（3）當(dāng)v既不∥B，又不⊥于B時(shí)：
（分解B或v）
F洛=qvBsinθ
二、洛倫茲力的大小
洛倫茲力和電場力的比較：
比較項(xiàng)目 洛倫茲力F 電場力F
性　　質(zhì)
產(chǎn)生條件
大　　小
磁場對在其中運(yùn)動電荷的作用力
v≠ 0且v不與B平行
電場中的電荷一定受到電場力作用
F ＝qvB(v⊥B)
F ＝qE
力方向與場 方向的關(guān)系
做功情況
力F為零時(shí) 場的情況
作用效果
一定是F⊥B，F(xiàn)⊥v
正電荷與電場方向相同，負(fù)電荷與電場方向相反
任何情況下都不做功
可能做正功、負(fù)功或不做功
F為零，B不一定為零
F為零，E一定為零
只改變電荷運(yùn)動的速度方向，不改變速度大小
既可以改變電荷運(yùn)動的速度大小，也可以改變電荷運(yùn)動的方向
三、電子束的磁偏轉(zhuǎn)
洛倫茲力的方向與粒子的運(yùn)動速度方向垂直，當(dāng)粒子在磁場中運(yùn)動時(shí)，粒子受到洛倫茲力的作用，從而發(fā)生偏轉(zhuǎn)。
1. 內(nèi)容：
2.應(yīng)用：電視顯像管
顯像管
（1）主要構(gòu)造:
電子槍（陰極）、偏轉(zhuǎn)線圈、熒光屏組成
三、電子束的磁偏轉(zhuǎn)
2.應(yīng)用：電視顯像管
（1）要使電子打在A點(diǎn),偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該沿什么方向
（2）要使電子打在B點(diǎn),偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該沿什么方向
垂直紙面向外
垂直紙面向里
（3）要使電子從A點(diǎn)向B點(diǎn)逐漸移動,偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該怎樣變化？
先垂直紙面向外并逐漸減小,后垂直紙面向里并逐漸增大.
三、電子束的磁偏轉(zhuǎn)
(1)電子槍發(fā)射電子．
(2)電子束在磁場中偏轉(zhuǎn)．
(3)熒光屏被電子束撞擊時(shí)發(fā)光．
2．原理：
3．在偏轉(zhuǎn)區(qū)的水平方向和豎直方向都有偏轉(zhuǎn)磁場，其方向、強(qiáng)弱都在不斷變化，使得電子束打在熒光屏上的光點(diǎn)從上向下、從左向右不斷移動．
三、電子束的磁偏轉(zhuǎn)
課堂小結(jié)
安培力的方向
安培力的大小：
通電導(dǎo)線在磁場中受到的力
應(yīng)用：磁電式電流表
判定方法：左手定則
特點(diǎn)：總垂直于B和I 確定的平面
構(gòu)造：
原理：
F=ILBsinθ
通電線圈受安培力作用而轉(zhuǎn)動
極靴
線圈
典例探究
v
F
v
F
B
v
B
B
B
v
甲
乙
丙
丁
【例1】試判斷下圖中的帶電粒子剛進(jìn)入磁場時(shí)所受的洛倫茲力的方向.
F垂直于
紙面向外
F垂直于
紙面向外
典例探究
【例2】陰極射線管中電子束由陰極沿x軸正方向射出，在熒光屏上出現(xiàn)如圖所示的一條亮線。要使該亮線向z軸正方向偏轉(zhuǎn)，可加上沿(　　)
A　z軸正方向的磁場　　　
B　y軸負(fù)方向的磁場
C　x軸正方向的磁場
D　y軸正方向的磁場
【解析】若加一沿z軸正方向的磁場，根據(jù)左手定則，洛倫茲力方向沿y軸正方向，亮線向y軸正方向偏轉(zhuǎn)，故A錯誤；若加一沿y軸負(fù)方向的磁場，根據(jù)左手定則，洛倫茲力方向沿z軸正方向，亮線向上偏轉(zhuǎn)，故B正確；若加一沿x軸正方向的磁場，電子束不偏轉(zhuǎn)，故C錯誤；若加一沿y軸正方向的磁場，根據(jù)左手定則，洛倫茲力方向沿z軸負(fù)方向，亮線向下偏轉(zhuǎn)，故D錯誤。
B
典例探究
【例3】(多選)如圖所示，光滑絕緣桿固定在水平位置上，使其兩端分別帶上等量同種正電荷Q1、Q2，桿上套著一帶正電小球，整個裝置處在一個勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向里，將靠近右端的小球從靜止開始釋放，在小球從右到左的運(yùn)動過程中，下列說法中正確的是(　　)
A．小球受到的洛倫茲力大小變化，但方向不變
B．小球受到的洛倫茲力將不斷增大
C．小球的加速度先減小后增大
D．小球的電勢能一直減小
AC
典例探究
共筑孩子成才路主題家長會
謝謝聆聽
演示完畢感謝您的觀看

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