物理新人教版选修3 物理新人教版选修3-13.5 磁场对运动电荷的作用力
一、回顾复习： 回顾复习：1、安培力的定义： 磁场对通电导线的作用力 安培力的定义：方向的判断： 方向的判断： 大小的计算： 大小的计算： 左手定则
F = BIL
2、电流是如何形成的？ 电流是如何形成的？ 电流是如何形成的电流是由电荷的定向移动形成的 3、由上述的两个问题你可以想到什么？ 由上述的两个问题你可以想到什么？
磁场对通电导线的安培力可能是作用在大量 运动电荷的作用力的宏观表现， 运动电荷的作用力的宏观表现，也就是说磁场可 能对运动电荷有力的作用。 能对运动电荷有力的作用。
推理与猜想 运动电荷在磁场中会受到作用力吗？ 运动电荷在磁场中会受到作用力吗？
I
洛伦兹是荷兰物理 学家、数学家，1853年 学家、数学家，1853年 18日生于阿纳姆 日生于阿纳姆。 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 公式，1902年与其学生 塞曼共同获得诺贝尔物 理学奖。 理学奖。为纪念洛伦兹 的卓著功勋， 的卓著功勋，荷兰政府 决定从1945年起， 1945年起 决定从1945年起，把他 的生日定为“ 的生日定为“洛伦兹 节”。洛伦兹(1853 1928 1928) 洛伦兹(1853—1928)
演示： 演示：阴极射线在磁场中的偏转1、没有磁场时，接通高压电源可以观察到什么现象。 没有磁场时，接通高压电源可以观察到什么现象。 2、光束实质上是什么？ 光束实质上是什么？ 3、若在电子束的路径上加磁场，可以观察到什么现象？ 若在电子束的路径上加磁场，可以观察到什么现象？ 4、改变磁场的方向，通过观查从而判断运动的电子在各个方 改变磁场的方向， 向磁场中的受力方向。 向磁场中的受力方向。
【实验现象 】 在没有外磁场时，电子束沿直线运动， 在没有外磁场时，电子束沿直线运动，将 磁铁靠近阴极射线管，发现电子束运动轨 磁铁靠近阴极射线管， 迹发生了弯曲。 迹发生了弯曲。 【实验结论 】 磁场对运动电荷有力的作用。 磁场对运动电荷有力的作用。 磁场对运动电荷的作用力叫做 洛伦兹力
二、探究洛伦兹力的方向： 探究洛伦兹力的方向：理论推导: 理论推导: 安培力是磁场对电流的作用力 电流是电荷的定向移动形成的 洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用力 磁场对电流的作用力实质是磁场对运 荷的作用力 动电
安培力可以用左手定则判定 左手定则判定呢? 洛伦兹力的方向是否可以用左手定则判定呢
洛伦兹力的方向----左手定则 洛伦兹力的方向----左手定则 v 1、伸开左手，使大拇指和其余四
伸开左手， 指垂直且处于同一平面内， 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， 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， 正电荷运动的方向 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。 洛伦兹力的方向。
f
v f
2、若是负电荷,则四指的指向跟它的 若是负电荷 负电荷, 运动的相反 相反, 运动的相反,那么拇指所指的方向 就是负电荷所受洛伦兹力的方向。 就是负电荷所受洛伦兹力的方向。
练一练： 练一练： 试判断各图中带电粒子受洛伦兹力的方向， 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。 子的电性、或带点粒子的运动方向。 v f v v
v f
洛伦兹力方向 垂直纸面向里
洛伦兹力方向 垂直纸面向外
三、洛伦兹力的大小试判断下图中的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力 的情况如何？ 的情况如何？
类比：我们知 类比：v0 道：当电流方 向跟磁场方向 平行时安培力 等于0 等于0 。
1、当带电粒子的运动方向与磁场方向平行时，洛 当带电粒子的运动方向与磁场方向平行时， 伦兹力最小-----f=0。 -----f=0 伦兹力最小-----f=0。想一想：如果带电粒子射入匀强磁场时(不计粒子重力) 想一想：如果带电粒子射入匀强磁场时(不计粒子重力),初 跟磁感强度B的方向平行,粒子将做什么运动？ 速度vo跟磁感强度B的方向平行,粒子将做什么运动？
以初速度v 以初速度v0做匀速直线运动
三、洛伦兹力的大小 B 2、当带电粒子的运动方向与磁场方 向垂直时，洛伦兹力f最大； 向垂直时，洛伦兹力f最大； q v 实验表明：磁场越强(磁感强度越 实验表明：磁场越强( )、电荷量越大 运动速度越快， 电荷量越大、 大)、电荷量越大、运动速度越快， 电荷受到的洛伦兹力越大； 电荷受到的洛伦兹力越大；
可见:当电荷运动方向跟磁场方向垂直 可见:当电荷运动方向跟磁场方向垂直时洛伦兹力的大小跟 垂直时洛伦兹力的大小跟 三个因素相关：磁感应强度B 电荷量q 三个因素相关：磁感应强度B 电荷量q 电荷运动快慢 v
总结：洛仑兹力： 总结：洛仑兹力：f=qVB
(V垂直 (V垂直B) 垂直B
[想一想]若此电子不垂直射入磁场， 想一想]若此电子不垂直射入磁场， 电子受到的洛伦兹力又如何呢 ？
V
F = B q v sin θ (θ 为 B 与 v的 夹 角 )
练一练： 练一练： 1、当一带正电q的粒子以速度v沿螺线管中轴线进入该通 当一带正电q的粒子以速度v 电螺线管，若不计重力， 电螺线管，若不计重力，则 [ CD ] 带电粒子速度大小改
变； A.带电粒子速度大小改变； 带电粒子速度方向改变； B.带电粒子速度方向改变； 带电粒子速度大小不变； C.带电粒子速度大小不变； 带电粒子速度方向不变。 D.带电粒子速度方向不变。
例题：某带电粒子的电量为q=10 C,以速率 例题：某带电粒子的电量为q=10-14C,以速率 m/s射入 射入B=10 的匀强磁场中， v=106m/s射入B=10-2T的匀强磁场中，求它受到的洛 伦兹力F多大？ 伦兹力F多大？ V⊥ V
θ+ B V∥
