磁场对运动电荷的作用力课件高二下学期物理人教版选择性.pptxVIP

§2磁场对运动电荷的作用力

第一章安培力与洛伦兹力

高中物理(人教版2019)选择性必修第二册

新课引入

我们知道，磁场对通电导线有作用力；我们还知道，带电粒子的定向移动形成了电流。那么，磁场对运动电荷有作用力吗？如果有，力的方向和大小又是怎样的呢？

观察电子束在磁场中的偏转

电子束在磁场中的偏转实验现象

磁场对运动电荷有力的作用

复习与思考

(1)如何规定电流的方向的？

(2)通电导线所受安培力的方向如何判断？

左手定则

正电荷定向移动的方向

(3)安培力和洛伦兹力有何关系？

(4)你认为洛伦兹力的方向如何判断？

安培力是洛伦兹力的宏观表现

一

洛伦兹力的方向

左手定则：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，那么大拇指所指的方向就使正电荷所受洛伦兹力的方向。

负电荷所受洛伦兹力的方向与正电荷受力的方向相反

一

洛伦兹力的方向

练习1.试判断图中的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向

二

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）电流强度I。

（2）通电导线所受的安培力。

（3）这段导线内的自由电荷数。

（4）每个电荷所受的力。

洛伦兹力的大小

I=nqsv

F安＝ILB＝（nqsv）LB

N=nsL

F＝qvB

洛伦兹力

F安与F洛本质都是磁场对运动电荷的作用力。

二

洛伦兹力的大小

当电荷运动的方向与磁场方向垂直时（v⊥B）：

单位：F洛为N，q为C，v为m/s，B为T

B

F洛＝qvB

二

洛伦兹力的大小

练习2.如图所示，各图中的匀强磁场的磁感应强度均为B，方向如图；带电粒子的速率均为v，方向如图；带电荷量均为q，电性如图。关于各电荷所受洛伦兹力，说法正确的是（）

A．（1）中电荷受到的洛伦兹力垂直于纸面向内

B．（2）中电荷受到的洛伦兹力大小等于0

C．（3）中电荷受到的洛伦兹力大小等于qvB

D．（4）中电荷受到的洛伦兹力平行于纸面斜向左上

二

洛伦兹力的大小

练习3.初速度v的电子，沿平行于通电长直导线的方向射出，直导线中电流方向与电子的初始运动方向如图所示，则（）

A．电子将向右偏转，洛伦兹力大小不变

B．电子将向左偏转，洛伦兹力大小改变

C．电子将向左偏转，洛伦兹力大小不变

D．电子将向右偏转，洛伦兹力大小改变

三

显像管的结构和原理图

电子束磁偏转的原理

电子束的磁偏转

三

思考与讨论

(1)要使电子束在水平方向偏离中心，打在荧光屏的A点，偏转磁场应该沿什么方向？

(2)要使电子束打在荧光屏的B点，偏转磁场应该沿什么方向？

(3)要使电子束打在荧光屏的位置由B点逐渐向A点移动，偏转磁场应该怎样变化？

电子束的磁偏转

垂直纸面向外

垂直纸面向里

先垂直纸面向外并逐渐减小,后垂直纸面向里并逐渐增大.

在偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场，其方向、强弱都在不断变化，因此电子束打在荧光屏上的光点就像如图所示那样不断移动，这在电视技术中叫做扫描（scanning）。

电子束在荧光屏上扫描一行之后，迅速返回（虚线），再做下一行扫描，直到荧光屏的下端,叫做一场，电视机中每秒要进行50场扫描，由于人的“视觉暂留”，我们感到整个荧光屏都在发光．

三

电子束的磁偏转

三

电子束的磁偏转

练习4.如图所示,电子枪发射电子经加速后沿虚线方向进入匀强磁场区域(图中圆内),沿图中实线方向射出磁场,最后打在屏上P点,则磁场的方向可能为()

A.垂直于纸面向外 B.垂直于纸面向内

C.平行于纸面向上 D.平行于纸面向右

课堂小结

洛伦兹力的方向与粒子的运动速度方向垂直，当粒子在磁场中运动时，粒子受到洛伦兹力的作用，从而发生偏转。

电子束的磁偏转

洛伦兹力的方向

F洛＝qvB

左手定则

洛伦兹力的方向一定垂直于B和v所决定的平面。

洛伦兹力的大小

绚丽的极光

巩固提升

质量为m、电荷量为q的微粒,以速度v与水平方向成45°角进入匀强电场和匀强磁场同时存在的空间,如图所示,微粒在电场、磁场、重力场的共同作用下做匀速直线运动,求:

(1)电场强度的大小和微粒所带电荷的电性;

(2)磁感应强度的大小。

PART05

速度选择器

速度选择器原理

PART06

磁流体发电机

磁流体发电机原理

qvB＝qE

U＝Bdv