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3.5运动电荷在磁场中受到的力什么是电流?电荷的定向移动形成电流。磁场对电流有力的作用安培力磁场对定向移动的电荷有没有力的作用呢?为什么磁场对通电导线有作用力?洛伦兹(1853—1928)洛伦兹是荷兰物理学家、数学家,1853年7月18日生于阿纳姆。洛伦兹创立了经典电子论,提出了洛伦兹变换公式,1902年与其学生塞曼共同获得诺贝尔物理学奖。为纪念洛伦兹的卓著功勋,荷兰政府决定从1945年起,把他的生日定为“洛伦兹节”。磁场是否对运动电荷也有作用力呢?我们让事实说话偏转视频阴极射线在磁场中的偏转.avi运动电荷在磁场中受到的作用力磁场对运动电荷的作用力一、洛伦兹力的定义安培力和洛仑兹力有什么关系?安培力磁场对电流的作用洛仑兹力磁场对运动电荷的作用因果微观原因宏观表现洛伦兹力方向如何?二、洛伦兹力的方向左手定则:伸开左手,使拇指与其余四指垂直且处于同一平面内;让磁感线从掌心进入,使四指指向正电荷运动的方向,拇指所指的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向如果是负电荷,我们应如何判定洛伦兹力的方向?FFvqv-q四指的方向电流的方向正电荷的运动方向负电荷运动的反方向二、洛伦兹力的方向vFvFvBF垂直于纸面向外F垂直于纸面向外v甲乙丙丁训练巩固:试判断下图中的带电粒子刚进入磁场时所受洛伦兹力的方向BBB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。vFFv洛伦兹力方向垂直纸面向外洛伦兹力方向垂直纸面向里vBvB1.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极光视频极光.mp41、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心得体会根据洛伦兹力的方向与带电粒子运动方向的关系(F⊥VF⊥B),请你推测1、洛伦兹力对带电粒子运动的速度有什么影响?2、带电粒子在磁场中运动时,洛伦兹力对带电粒子是否做功?思考与讨论:2.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CDB3.电子以初速度V垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中,则()A、磁场对电子的作用力始终不变.B、磁场对电子的作用力始终不做功.C、电子的速度始终不变.D、电子的动能始终不变.BD例题: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e,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IBFvvvv三、洛伦兹力的大小电荷量为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)三、洛伦兹力的大小问题:若带电粒子不垂直射入磁场,粒子受到的洛伦兹力又如何呢?qvBF洛下图中带电粒子刚进入磁场时受到的洛伦兹力方向如何?v0①、当带电粒子的速度方向与磁场方向平行时:想一想:如果带电粒子射入匀强磁场时(不计粒子重力),初速度vo跟磁感强度B的方向平行,粒子将做什么运动?F洛=0②、带电粒子速度方向与磁场方向夹θ角时呢?F洛=qvBsinθV2V1(v⊥B)(v∥B)特例: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单位:F(N),q(C),v(m/s),B(T)三、洛伦兹力的大小sinqvBF洛qvBF洛0洛F4.将一半径为R的半圆形光滑绝缘滑轨,固定在垂直向里的匀强磁场B中。一带电量+q,质量m的小球在A点无初速释放,沿滑轨运动,求小球第一次经过最低点时对滑轨的压力。1、要使电子打在A点,偏转磁场应该沿什么方向?垂直纸面向外2、要是电子打在B点,偏转磁场应该沿什么方向?垂直纸面向里3、要是电子打从A点向B点逐渐移动,偏转磁场应该怎样变化?先垂直纸面向外并逐渐减小,后垂直纸面向里并逐渐增大.四、电视显像管的工作原理【思考与讨论】若有一电子束以垂直于纸面向里的速度从0点射入.则电子的运动轨迹?绕有绝缘的通电导线的铁环,电流方向如图所示.向右偏转向左偏转向下偏转向上偏转2、原理:应用电子束磁偏转的原理5.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()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BEvE++++++++++++------------B+qA三、电磁流量计电磁流量计原理可解释为:如图所示,一圆形导管直径为d,用非磁性材料制成,其中有可以导电的液体向左流动,导电液体中的自由电荷(正、负离子)在洛伦兹力作用下偏转,a、b间的电势差就保持稳定,由可得流量,UqBvqEqd,UvBd2.44UQSvBdddUB霍尔效应是电磁效应的一种,这一现象是美国物理学家霍尔(A.H.Hall,1855—1938)于1879年在研究金属的导电机制时发现的。当电流垂直于外磁场通过导体时,载流子发生偏转,垂直于电流和磁场的方向会产生一附加电场,从而在导体的两端产生电势差,这一现象就是霍尔效应,这个电势差也被称为霍尔电势差。霍尔效应应使用左手定则判断。6.利用霍尔效应制作的霍尔元件,广泛应用于测量和自动控制等领域。如图所示是霍尔元件的工作原理示意图,磁感应强度B垂直于霍尔元件的工作面向下,通入图示方向的电流I,C、D两侧面会形成电势差.下列说法中正确的是()A.若元件的载流子是自由电子,则D侧面电势高于C侧面电势B.若元件的载流子是自由电子,则C侧面电势高于D侧面电势C.在测地球赤道上方的地磁场强弱时,元件的工作面应保持竖直D.在测地球赤道上方的地磁场强弱时,元件的工作面应保持水平AC1、洛伦兹力:2、洛伦兹力的方向:3、洛伦兹力大小:4、特点:磁场对运动电荷的作用力安培力是洛伦兹力的宏观表现(合力)左手定则F⊥vF⊥BF洛=qvBsinθv⊥BF洛=qvBv∥BF洛=0洛伦兹力只改变速度的方向,不改变速度的大小,对运动电荷不做功洛伦兹力和电场力的区别:1.受力: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=qEF洛=qvBsinθ3、方向:电荷所受电场力方向总是平行于电场方向;电荷所受磁场力方向总是垂直于磁场方向,垂直于运动方向。4、做功:电场力对运动电荷要做功(电荷在等势面上运动除外);磁场力对运动电荷一定不做功。
本文标题:3.5运动电荷在磁场中受到的力
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