磁场对运动电荷的作用精选文档.ppt

1 课题： 磁场对运动电荷的作用 执教人 : 2 美丽的北极极光 3 4 5 同学们知道极光是怎样形成的吗？ 6 答：电荷的定向移动形成电流 . 物理学中规定 正电荷 定向移动 的方向为电流方向 . 电流的微观表达式为 问题思考 1 、电流是怎样形成的 ? 电流的 方向是怎样规定的 ? 电流的微观 表达式（决定式）是什么 ? S nq ? ? ? 7 答：磁场对电流的作用力称为 安培力 . 安培力的方向用左手定则来判 断 . 其大小为 F=BIL(B ⊥ L) 2 、什么叫做安培力 ? 怎样判断 安培力的方向 ? 安培力的大小 为多少 ? 8 猜想 : 既然磁场对电流有 力的作用，而电流又是 由电荷定向移动形成的， 那么很有可能是 磁场 对 定向移动的电荷 有力的 作用。 9 实验：用阴极射线管研究磁场对运动电荷的作用。 实验验证 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 . 阴极能够发射电子 , 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 阴极射线管 . 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 , 显示出电子束 的运动轨迹。 10 [ 实验现象 ] 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 。 当电子射线管的周围存在磁 场时，电子的 运动轨迹 是 曲线 。 [ 实验结论 ] 运动电荷确实受到了 磁场的作用力，这个力通常叫做 洛伦兹力 。 11 洛伦兹 ，荷兰物理学家、数学家， 1853 年 7 月 18 日生于阿纳姆，并在该地上小学和中学，成 绩优异，少年时就对物理学感兴趣，同时还广 泛地阅读历史和小说，并且熟练地掌握多门外 语。 1870 年洛伦兹考入莱顿大学，学习数学、 物理和天文。 1875 年获博士学位。 1895 年，洛伦兹首先提出了运动电荷产生 磁场和磁场对运动电荷有作用力的观点，为纪 念他，人们称这种力为洛伦兹力。 洛伦兹认为一切物质分子都含有电子，阴 极射线的粒子就是电子。把以太与物质的相互 作用归结为以太与电子的相互作用。这一理论 成功地解释了塞曼效应，与塞曼一起获 1902 年 诺贝尔物理学奖。 洛伦兹于 1928 年 2 月 4 日在荷兰的哈勃姆去 世，终年 75 岁。为了悼念这位荷兰近代文化的 巨人，举行葬礼的那天，荷兰全国的电信、电 话中止三分钟。世界各地科学界的著名人物参 加了葬礼。 爱因斯坦 在洛伦兹墓前致词说：洛 伦兹的成就“对我产生了最伟大的影响”，他 是“我们时代最伟大、最高尚的人”。 洛伦兹（ 1853 — 1928 ） 12 一 . 洛伦兹力 1. 概念： 磁场 对 运动电荷 的 作 用力 叫做 洛伦兹力 。 2. F 洛 与 F 安 的关系： F 安 ＝ NF 洛 （ N 为受到的洛伦兹力的运动 电荷的总个数） ◆ 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 。 13 用 左手定则 来判定 伸开左手，使大姆 指跟其余四个手指垂直， 且处于同一平面内，把 手放入磁场中，让磁感 线垂直穿入手心，四指 指向正电荷运动的方向 ， 那么，拇指所指的方向 就是正电荷所受洛仑兹 力 的 方 向 ． 二、洛伦兹力的方向 v F 14 思考 : 如果运动的是 负电 荷 而不是 正电荷， 该怎样判定它所受 到的 洛伦兹力 的方 向呢？ 15 v F 如果运动的是 负电 荷 ，则四指指向 负 电荷 运动的 反方向 ， 那么 拇指 所指的方 向就是 负电荷 所受 洛伦兹力的方向。 判定方法： 16 示波器中示波管的原理 17 V F × × × × × × × × × B × × × × × × × × × B + + + + F V V 垂直纸面向外 V F V 习题 1 、下列各图中带电粒子刚刚进入磁场， 试判断这时粒子所受洛伦兹力的方向 垂直纸面向里 F 18 2 、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 × × × × × × × × × V F V 垂直纸面向外 V F V B 垂直纸面向里 19 既然安培力为洛伦兹力 的宏观表现，那么我们用导 体所受的安培力来除以这段 导体所含有的自由电荷数， 不就可以求出每个自由电荷 所受的洛伦兹力了吗？ 想一想 20 1. 公式推导： F =qvB 三 . 洛伦兹力的大小 设通电导体的长度： L 横截面积： S 单位体积内的电荷数： n 每个电荷的带电量： q 电荷定向移动的速率： v I=nqvS F 安 ＝ qvB(nLS) ? ? F 安 =BIL 21 若 v 与 B 间的夹角为 θ ，则 F =qvBsinθ 2. 公式： F