5 高中物理选修3-1 第三章 磁场 磁场对运动电荷的作用力 学习目标 高中物理选修3-1 第三章 磁场 5 磁场对运动电荷的作用力 学习目标 1、知道什么是洛伦兹力。会用左手定则熟练地判定正、负电荷所受洛伦兹力的方向。 2、会用洛伦兹力公式F=qvB解答有关问题. 知道速度方向与磁场方向平行时，洛伦兹力最小，等于零；速度方向与磁场方向垂直时，洛伦兹力最大，等于qvB.

北极极光

思考 电流是如何形成的？ 电流是电荷的定向运动形成的，而磁场对电流（通电导线）有力的作用，由此想到—— 磁场可能对运动电荷有力的作用。

实验：用阴极射线管研究磁场对运动电荷的作用。 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.阴极就会发射电子,电子束在两极之间的电场力的作用下从阴极飞向阳极.这个管子叫做电子射线管.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。

带电粒子在真空中做匀速直线运动 所以磁场对运动电荷有力的作用 电子的运动轨迹是曲线 结论 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 带电粒子在真空中做匀速直线运动 当电子射线管的周围存在磁场时， 电子的运动轨迹是曲线 结论 所以磁场对运动电荷有力的作用

洛伦兹，荷兰物理学家，诺贝尔物理学奖得主 一、洛伦兹力 洛伦兹，荷兰物理学家，诺贝尔物理学奖得主 1、定义：磁场对运动电荷有力的作用,这个力叫做洛仑兹力. 2、洛伦兹力与安培力的关系： F安=NF洛 F洛=F安/N F I F安=ILB 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

二、洛伦兹力的方向----左手定则 特点: 伸开左手，使大拇指跟其余四指垂直，且处于同一平面内，把手放于磁场中，让磁感线垂直穿入手心，四指指向正电荷运动方向 (负电荷运动反方向) 那么，大拇指所指的方向就是电荷所受洛伦玆力的方向。 特点: B F洛 v 1.洛伦兹力总是既垂直于v，又垂直于B，即垂直于v和B所确定的平面． 2.洛伦兹力对电荷不做功，只改变v的方向，不改变v的大小．

二、洛伦兹力的方向----左手定则 1、伸开左手，使大拇指和其余四指垂直且处于同一平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿过手心，若四指指向正电荷运动的方向，那么拇指所指的方向就使正电荷所受洛伦兹力的方向。 v F v 2、 如果运动的是负电荷，则四指指向负电荷运动的反方向， F 负电荷的运动方向与电流方向相反

+ + + 跟踪练习 F洛 v v v v B B 1、判断下列各图带电粒子所受的洛伦兹力的方向或带电粒子的带电性 × × × 垂直纸面向外 × × × F洛 v v + 垂直纸面向外 v v + B θ + B F洛=0 垂直纸面向里

跟踪练习 2、下图中电子束的偏转方向画的方向正确吗？

B 跟踪练习 3、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( ) 3、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 B V

三、洛伦兹力大小的研究 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 （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 v I F

F＝0 三、洛伦兹力的大小 当速度v的方向与磁感应强度B的方向垂直时： F F v 洛仑兹力F的大小等于电荷量q、速度v、磁感应强度B三者的乘积 当速度v的方向与磁感应强度B的方向平行时： F＝0

巩固练习 如图所示，运动电荷电量为q=2×10-8C，电性图中标明，运动速度v=4×103m／s，匀强磁场磁感应强度为B=0.5T，求电荷受到的洛仑兹力的大小和方向。 F=qvB=4×10-5N 垂直纸面向外 F= 4×10-5N 竖直向上

四、洛伦兹力与电场力的区别： 1.产生： 电场对运动电荷、静止电荷都有电场力的作用 磁场只对运动电荷才有磁场力的作用 2.方向： 电场力的方向与电场方向平行,正电荷的电场力方向就是电场方向 洛伦兹力无论是正电荷还是负电荷，它所受洛伦兹力永远与磁场方向垂直。 3.做功： 电场力对电荷可能做功，也可能不做功 洛伦兹力始终与电荷速度方向垂直,永远不会做功

五、显像管的工作原理 电子束受到洛伦兹力而偏转 如图所示 （1）要是电子打在A点，偏转磁场应该沿什么方向？ （2）要是电子打在B点，偏转磁场应该沿什么方向？ （3）要是电子束打在荧光屏上的位置由中心O逐渐向A点移动，偏转磁场应该怎样变化？

电视显像管的工作原理 原理： 应用电子束磁偏转的道理

课堂练习 答：由现象知这束射线含有不同的粒子。其中向左的射线为带正电的粒子组成；中间的射线为不带电粒子组成；向右的射线为带负电的粒子组成。

课堂练习 2．答：甲 竖直向上；乙 竖直向下；丙 垂直纸面向外；丁 垂直纸面向里。

课堂练习 3．答：带电粒子在磁场中径迹弯曲、成螺旋形是由于受到洛伦兹力的作用而使运动方向发生改变造成的。两个运动的具有相反电性的粒子在同一磁场中所受的洛伦兹力方向相反，因此它们的径迹是一对相反绕向的螺旋线。

课堂小结： 1、洛伦兹力的定义 2、洛伦兹力的大小 f=Bqv 3、洛伦兹力的方向 如何判断正、负电荷在磁场中所受 洛伦兹力的方向？ 4、洛伦兹力的作用特点 5、运动电荷在v与B垂直时做什么运动？ f=Bqv