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(共39張PPT)
第2節(jié) 磁場對運動電荷的作用力
第1章
1、磁場對通電導線的作用力——安培力
電流是如何形成的？
2、對于磁場中的運動電荷，你能夠想到什么？
磁場可能對運動電荷有力的作用。
電荷的定向移動形成的
問題探討
你知道極光是怎么形成的嗎？
問題探討
目 錄
CONTENTS
洛倫茲力的方向
01
洛倫茲力的大小
02
電子束的磁偏轉
03
01
洛倫茲力的方向
演示實驗：
觀察電子束在磁場中的偏轉
實驗觀察到的現(xiàn)象：
1、沒磁場，沿直線運動
2、電子流在磁場中發(fā)生了偏轉，運動軌跡發(fā)生彎曲
結論：磁場對運動電荷有力的作用
磁場對運動電荷的作用力——洛倫茲力
實驗探究
洛倫茲——“我們時代最偉大最尊貴的人”。
　
荷蘭物理學家，電子論的創(chuàng)始人、相對論中洛倫茲變換的建立者，并因在原子物理中的重要貢獻（塞曼效應）獲得第二屆（1902年）諾貝爾物理學獎。
1、洛侖磁力：磁場對運動電荷的作用力
【問題】 洛倫茲力的方向如何判定的？
【推理與猜想】
1.安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。
2.洛倫茲力是安培力的微觀本質。
3.洛倫茲力跟安培力一樣，遵守左手定則。
F
v
F
v
2、探究洛倫茲力的方向
1、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)，讓磁感線從掌心進入，并使四指指向正電荷運動的方向或負電荷運動的反方向，這時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。
二
洛倫茲力的方向-------左手定則
V
v1
v2
V
B
B
F
+
F
+
F既與B垂直又與v垂直，即垂直于B和v所確定的平面，但B與v不一定垂直.
探究討論:
總結點撥
1、安培力與洛倫茲力的關系
2、洛倫茲力的方向判定—左手定則
磁感線——穿入手心
四指——
①指向正電荷的運動方向
②指向負電荷運動的反向
大拇指——所受洛倫茲力的方向
B
v
F洛
B
v
F洛
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
× × ×
× × ×
× × ×
+
V
V
-
V
垂直紙面向里
F
F=0
例1、試判斷下圖中的帶電粒子剛進入磁場時所受的洛倫茲力的方向.
例2.將含有大量正、負帶電粒子及不帶電粒子的氣體以一定速度垂直于磁場噴入勻強磁場中，它們在磁場中的運動徑跡分成了如圖所示的三束，其中②是直線。則(　　)
A　①是帶正電的粒子
B　②是帶正電的粒子
C　③是帶正電的粒子
D　③是不帶電的粒子
A
A.洛倫茲力方向堅直向下
B.洛倫茲力方向垂直于紙面向外
C.粒子帶正電
D.洛倫茲力方向垂直于紙面向外
√
√
1.（多選）下列關于圖中各帶電粒子所受洛倫茲力的方向或帶電粒子的電
性的判斷正確的是( )
2.(2023·天津崇化中學期末)下列有關通電導線和運動電荷受到磁場給他們
的作用力方向的判斷正確的是 ( )
A.&5& B.&6& C.&7& D.&8&
√
02
洛倫茲力的大小
思考討論：
v
v
【問題】 安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，那如何推導洛倫茲力大小的公式？
若有一段長度為L的通電導線，橫截面積為S，單位體積中含有的自由電荷數(shù)為n，每個自由電荷的電量為q，定向移動的平均速率為v，將這段導線垂直于磁場方向放入磁感應強度為B的勻強磁場中。
[推導]
這段導體所受的安培力：
I 的微觀表達式：
這段導體中含有的自由電荷數(shù)：
每個自由電荷所受的洛倫茲力大小 ：
F=BIL
I=nqsv
N=nLs
理論推導
問題：若帶電粒子不垂直射入磁場，電子受到的洛倫茲力又如何呢？
為B和v之間的夾角
v
B11
B
┴
v
v
v11
┴
洛倫茲力的大小：
F＝qvB sin θ，θ為電荷運動的方向與磁感應強度方向的夾角.
①當θ＝90°時，v⊥B，sin θ＝1，F(xiàn)＝qvB，即運動方向與磁場垂直時，洛倫茲力最大.
②當v∥B 時，θ＝0°，sin θ＝0，F(xiàn)＝0，即運動方向與磁場平行時，不受洛倫茲力.
③當電荷相對磁場靜止時（v =0）: F洛＝0，即相對磁場靜止電荷不受洛倫茲力
總結點撥
洛倫茲力 靜電力
力的概念 磁場對放入其中的運動 電荷的作用 電場對放入其中的電荷的作用
產(chǎn)生條件 磁場中的運動電荷，且運動方向與磁場方向不共線時，電荷受到洛倫茲力 電場中的電荷無論是靜止還是沿任意方向運動都要受到靜電力的作用
方向 由左手定則來判斷 正電荷受力方向與電場方向相同，負電荷則相反
大小
做功情況 一定不做功 可能做正功，可能做負功，也可能不做功
3.下列說法正確的是( )
A.電荷在電場中一定受到電場力的作用，在磁場中一定受到洛倫茲力的作用
B.同一電荷所受電場力大的地方，該處電場強度一定強
C.同一電荷所受洛倫茲力大的地方，該處磁感應強度一定強
D.電場強度為0的地方，電勢也一定為0
√
4.下列說法正確的是( )
A.在電場中，電荷所受電場力為零的點，電場強度 也一定為零
B.在電場中，電荷電勢能為零的點，電場強度 也一定為零
C.在磁場中，運動電荷所受洛倫茲力為零的點，磁感應強度 也一定為零
D.在磁場中，所受安培力為零的通電直導線所在直線上，磁感應強度 也
一定處處為零
√
5.（多選）如圖所示，用細線吊一個質量為 的帶電絕緣小球，小球處于
勻強磁場中，空氣阻力不計。小球分別從 點和 點向最低點 運動，當
小球兩次經(jīng)過 點時 ( )
A.小球的動能相同
B.細線所受的拉力相同
C.小球所受的洛倫茲力相同
D.小球的向心加速度大小相同
√
√
03
電子束的磁偏轉
顯像管
1.主要構造:
電子槍（陰極）、偏轉線圈、熒光屏組成
顯像管
2.應用：電視顯像管
【思考與討論】
（1）要使電子打在A點,偏轉磁場應該沿什么方向
（2）要使電子打在B點,偏轉磁場應該沿什么方向
垂直紙面向外
垂直紙面向里
（3）要使電子從A點向B點逐漸移動,偏轉磁場應該怎樣變化？
先垂直紙面向外并逐漸減小,后垂直紙面向里并逐漸增大.
2．原理：(1)電子槍發(fā)射電子．
(2)電子束在磁場中偏轉．
(3)熒光屏被電子束撞擊時發(fā)光．
3．在偏轉區(qū)的水平方向和豎直方向都有偏轉磁場，其方向、強弱都在不斷變化，使得電子束打在熒光屏上的光點從上向下、從左向右不斷移動．
在偏轉區(qū)的水平方向和豎直方向都有偏轉磁場，其方向、強弱都在不斷變化，因此電子束打在熒光屏上的光點就像如圖所示那樣不斷移動，這在電視技術中叫做掃描。 電子束在熒光屏上掃描一行之后，迅速返回（虛線），再做下一行掃描，直到熒光屏的下端,叫做一場，電視機中每秒要進行50場掃描，由于人的“視覺暫留”，我們感到整個熒光屏都在發(fā)光．
4、電視顯像管的工作原理
拓展應用：速度選擇器
1、正交的勻強電場和勻強磁場的區(qū)域，帶電粒子能沿直線勻速通過，這個區(qū)域叫做速度選擇器.
2、條件是：帶電粒子所受的洛倫茲力和電場力平衡.即qvB=qE，其選擇出的速度v=E/B.
qvB
qE
qvB
qE
3、正負電荷都能以速度v=E/B從左向右沿直線勻速通過速度選擇器.
4、速度選擇器不僅選擇速度的大小而且選擇速度的方向.但是速度選擇器與粒子電性和電荷量以及質量無關。
拓展應用：磁流體發(fā)電機
1、將一束等離子體噴射入磁場，在磁場中有兩塊金屬板A、B，這時金屬板上就會聚集電荷，產(chǎn)生電壓.
2、最終達到平衡：帶電粒子所受的洛倫茲力和電場力平衡.即qvB=qU/d，其產(chǎn)生的電動勢：E=Bvd.
6.下列說法正確的是( )
A.安培力和電場力的方向均可用左手定則判斷
B.電荷所受電場力一定與該處電場方向在同一直線上，電荷所受的洛倫茲力一定與磁場方向垂直
C.電荷在電場中一定受電場力作用，電荷在磁場中一定受洛倫茲力作用
D.安培力和洛倫茲力本質上都是磁場對運動電荷的作用，安培力可以對通電導線做功，洛倫茲力對運動電荷也做功
√
7.(2023·天津南開中學期末)（多選）初速度為 的電子，沿
平行于通電長直導線的方向射出，直導線中電流方向與電子初
速度方向如圖，則( )
A.電子將向左偏轉
B.電子將向右偏轉
C.電子所受洛倫茲力變小
D.電子所受洛倫茲力大小不變
√
√
8. 如圖所示是電視機顯像管的結構示意圖.通常要求磁鐵要遠離電視機，是因為________________________________________________________________________________________；如果磁鐵的N極從下方靠近顯像管，則顯像管上的光斑將會__________________(正對顯像管屏幕觀察).
磁鐵的磁場會對顯像管內(nèi)電子束產(chǎn)生影響,使電子束偏離原來的正常軌跡,從而使得圖像或顏色畸變
向熒光屏右側偏移
解析:磁鐵的磁場會對顯像管內(nèi)電子束產(chǎn)生影響,使電子束偏離原來的正常軌跡,從而使得圖像或顏色畸變.再根據(jù)左手定則可以判定電子的軌跡會向紙面內(nèi)偏移.
課堂小結
一. 洛倫茲力的方向：左手定則
二. 洛倫茲力的大小：
（θ為B與v夾角）
（B⊥v）
三. 電子束的磁偏轉
謝謝各位的聆聽！

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