1、磁场对运动电荷的作用力磁场对运动电荷的作用力大自然的神秘景象大自然的神秘景象阴极射线管阴极射线管真空玻璃管的两极加上高压，真空玻璃管的两极加上高压，阴极阴极发射出发射出电子电子，经，经电场加速，通过狭缝形成扁平的电子束电场加速，通过狭缝形成扁平的电子束, ,电子束轰电子束轰击稍稍倾斜的荧光屏，显示出电子的运动径迹。击稍稍倾斜的荧光屏，显示出电子的运动径迹。1. 将电火花计时器输出的高压加在阴极射线管两端将电火花计时器输出的高压加在阴极射线管两端实验步骤实验步骤结论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2. 将蹄形磁铁靠近阴极射线管将蹄形磁铁靠近阴极射线管探究探究 磁场对运动电荷的
2、作用力磁场对运动电荷的作用力荷兰物理学家荷兰物理学家.他首先提出磁场对他首先提出磁场对阴极射线有力的作用，并对此作阴极射线有力的作用，并对此作了深入的研究。了深入的研究。洛伦兹洛伦兹 （1853-1928）磁场对运动电荷的作用力磁场对运动电荷的作用力 洛伦兹力洛伦兹力探究探究 洛伦兹力的方向洛伦兹力的方向猜想：猜想：洛伦兹力的方向可能和哪些因素有关？洛伦兹力的方向可能和哪些因素有关？B方向？方向？v方向？方向？甲图甲图乙图乙图探究探究 洛伦兹力的方向洛伦兹力的方向1.1.观察并记录甲乙两图中洛伦兹力的方向观察并记录甲乙两图中洛伦兹力的方向2.2.画出画出F F、B B、v v的方向关系图（画正
3、视图）的方向关系图（画正视图）(1)(1)保持速度方向不变，研究洛伦兹力方向与磁场方向之间的关系保持速度方向不变，研究洛伦兹力方向与磁场方向之间的关系探究探究 洛伦兹力的方向洛伦兹力的方向(2)(2)保持磁场方向不变，研究洛伦兹力方向与速度方向之间的关系保持磁场方向不变，研究洛伦兹力方向与速度方向之间的关系(3)(3)保持磁场方向、速度方向不变，研究洛伦兹力方向与正负电荷保持磁场方向、速度方向不变，研究洛伦兹力方向与正负电荷 之间的关系之间的关系实验表明：实验表明：（1 1）F F方向与方向与B B、v v方向有关方向有关（2 2）B B、v v方向相同时，正负电荷受力方向相反方向相同时，正负
4、电荷受力方向相反vvFF甲图甲图乙图乙图思考：思考：如何表示如何表示F、B、v三者方向之间的关系？三者方向之间的关系？BB判定洛伦兹力方向的方法判定洛伦兹力方向的方法-左手定则左手定则v1、伸开左手，使大拇指和其余四、伸开左手，使大拇指和其余四指垂直且处于同一平面内，把手指垂直且处于同一平面内，把手放入磁场中，让磁感线穿入手心，放入磁场中，让磁感线穿入手心，使四指指向使四指指向正电荷正电荷运动的方向，运动的方向，那么拇指所指的方向就是正电荷那么拇指所指的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向。所受洛伦兹力的方向。 2 2、 如果运动的是如果运动的是负电荷负电荷，则四，则四指指向负电荷运动的指指向负电
5、荷运动的反方向反方向，那，那么拇指所指的方向就是负电荷所么拇指所指的方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向。受洛伦兹力的方向。FFv巩固练习巩固练习vB甲丙vB乙BFF垂直纸面朝外垂直纸面朝外判断受力方向判断受力方向判断运动方向判断运动方向判断电荷正负判断电荷正负探究探究 洛伦兹力的大小洛伦兹力的大小F洛洛vB+ +q q安培力是洛伦兹力的宏观表现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洛伦兹力是安培力的微观本质理论推导的依据理论推导的依据理论推导理论推导: vB时，洛伦兹力大小表达式时，洛伦兹力大小表达式设有一段长为设有一段长为L，横截面积为，横截面积为S的直导线，单位体积内的的直导线
6、，单位体积内的自由电荷数为自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为，每个自由电荷的电荷量为q，自由电荷，自由电荷定向移动的速率为定向移动的速率为v，这段通电导线垂直磁场方向静止放，这段通电导线垂直磁场方向静止放入磁感应强度为入磁感应强度为B的匀强磁场中的匀强磁场中,推导每个运动电荷所受推导每个运动电荷所受洛伦兹力的大小洛伦兹力的大小求：求： 通电导线所受的安培力通电导线所受的安培力 这段导线内的自由电荷数这段导线内的自由电荷数 每个运动电荷所受的洛伦兹力每个运动电荷所受的洛伦兹力IBqL=vtSF安安vvv+F洛洛F洛洛F洛洛vv+推出电流推出电流I与与q、v的关系的关系小结：洛伦兹力大小小结：
7、洛伦兹力大小vBvB，F F洛洛=0=0vBvB，F F洛洛=qvB=qvBv v与与B B成成时，时，vBvBvBV1V2F F洛洛= =q qv vBsinBsinF vF v，F BF B，F F洛洛方向与带电粒子方向与带电粒子v v方向始终方向始终垂直垂直v1v2+探究探究 洛伦兹力的作用效果洛伦兹力的作用效果F FB B、v v组成的平面组成的平面实验验证：实验验证： vB时，洛伦兹力大小表达式时，洛伦兹力大小表达式F = q v BF = q v B？思考：思考： 如何验证？如何验证？ 需要测哪些物理量？如何测量？需要测哪些物理量？如何测量？F洛洛vB+ +q q洛洛实际所受的实际
8、所受的F洛洛=F向向？（r 为半径，为半径，D为直径）为直径）公式计算出的公式计算出的F洛洛思考：思考：要是电子打在要是电子打在A A点，偏转磁场应该沿什么方向？点，偏转磁场应该沿什么方向？应用：显像管的工作原理应用：显像管的工作原理vvv对极光现象的简单解释对极光现象的简单解释大自然的神秘景象大自然的神秘景象 极光极光为了研究某种放射源发出的未知射线，研究人员把放为了研究某种放射源发出的未知射线，研究人员把放射源置于匀强磁场中，射线分裂成射源置于匀强磁场中，射线分裂成a a、b b、c c三束，请三束，请分析三束射线的电性。分析三束射线的电性。检测题检测题某带电粒子的电量为某带电粒子的电量为q q=10=10-14-14C,C,以速率以速率v v=10=106 6m/sm/s射入射入B B=10=10-2-2T T的匀强磁场中，求它受到的洛伦兹力的匀强磁场中，求它受到的洛伦兹力F F多大？多大？检测题检测题vvv对极光现象的简单解释对极光现象的简单解释
