1、背景材料 北京正负电子对撞机国家实验室北京正负电子对撞机国家实验室 BEPC National Laboratory 正电子源正电子源正负电子对撞机装置正负电子对撞机装置(BEPC)3.4 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用洛伦兹力洛伦兹力背景：安培力背景：安培力磁场对通电导体有力的作用（即安培力）磁场对通电导体有力的作用（即安培力）I IF=ILBF=ILB猜想：那在上图中如果有一个向右运猜想：那在上图中如果有一个向右运 动动的电荷会受到磁场对它的力的作用吗？的电荷会受到磁场对它的力的作用吗？猜想：猜想：安培力是安培力是怎样形成的？怎样形成的？导体中的电流是由电荷导体中的电流是由电荷的
2、定向移动形成的。的定向移动形成的。电流的微观表达式：电流的微观表达式：I=I=nsvqnsvq磁场对通电导体有磁场对通电导体有力的作用力的作用-安培力安培力I IF F安安=ILB=ILB磁场对通电导体的力实际上是磁场对通电导体的力实际上是作用在运动电荷上的作用在运动电荷上的,安培力是安培力是这些力的这些力的宏观表现宏观表现。F F安安=NF=NF洛洛 F F洛洛=F=F安安/N/NFFF把磁场对运动电荷的作用把磁场对运动电荷的作用力叫力叫洛伦兹力洛伦兹力。IFvvvv（1 1）通电导线中的电流）通电导线中的电流（2 2）通电导线所受的安培力）通电导线所受的安培力（3 3）这段导线内的自由电荷
3、数）这段导线内的自由电荷数（4 4）每个电荷所受的洛伦兹力）每个电荷所受的洛伦兹力qvBnSLLnqvSBNFF)(安洛nSLN nqvSI LnqvSBBILF)(安设有一段长为设有一段长为L L，横截面积为，横截面积为S S的直导线，单位体积内的自的直导线，单位体积内的自由电荷数为由电荷数为n n，每个自由电荷的电荷量为，每个自由电荷的电荷量为q q，自由电荷定向移动，自由电荷定向移动的速率为的速率为v v。这段。这段通电导线垂直磁场方向放入通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为磁感应强度为B B的的匀强磁场中，求匀强磁场中，求洛仑兹力大小的研究洛仑兹力大小的研究F F洛洛=qvBqvB =
4、1.60 =1.601010-19-193 310106 60.10N0.10N =4.8 =4.81010-14-14N N 电子的速率电子的速率v v=3=310106 6m/s,m/s,垂直射入垂直射入B B=0.10T=0.10T的匀强磁场中，它受到的洛伦兹力是多大？的匀强磁场中，它受到的洛伦兹力是多大？课课 堂堂 练练 习习 解：因为解：因为v v垂直垂直B B，所以所受洛伦兹力大小，所以所受洛伦兹力大小安培力与洛仑兹力安培力与洛仑兹力安培力安培力FF安安=ILB（BL)安培力方向：安培力方向：左手定则左手定则安培力大小：安培力大小：洛仑兹力洛仑兹力f洛仑兹力方向：洛仑兹力方向：?洛
5、仑兹力大小：洛仑兹力大小：F洛洛=qvB(BV)微观微观宏观宏观FIfffffffI+洛仑兹力方向的研究洛仑兹力方向的研究实验验证实验验证能否从安培力的方向能否从安培力的方向上作科学的猜想呢？上作科学的猜想呢？猜想方向猜想方向:左手定则左手定则注意注意:带电粒子定向移动形成的带电粒子定向移动形成的等效电流方向等效电流方向：1.电流方向与正电荷定向移动方电流方向与正电荷定向移动方向向2.电流方向与负电荷定向移动方电流方向与负电荷定向移动方向向得出结论得出结论判断洛伦兹力的方向方法判断洛伦兹力的方向方法:左手定则（四指指向等效左手定则（四指指向等效电流方向）电流方向）（四指指向等效电流方向四指指向
6、等效电流方向）左手定则：左手定则：伸开左手伸开左手,使大拇使大拇指和其余四指垂直且处于同指和其余四指垂直且处于同一平面内一平面内,把手放入磁场中把手放入磁场中,让让磁感线垂直穿入手心磁感线垂直穿入手心,若四指若四指指向指向正电荷运动的方向正电荷运动的方向,那么那么拇指所指的方向就使拇指所指的方向就使正电荷正电荷所受洛伦兹力的方向所受洛伦兹力的方向 。见课本见课本P95图图3-4-3左手定则左手定则vF洛vF洛BvBB洛垂直于纸垂直于纸面向外面向外洛垂直于纸垂直于纸面向里面向里Bv1 1、以相同速度进入同一磁场的、以相同速度进入同一磁场的正、负正、负电荷电荷 受到的洛伦兹力方向受到的洛伦兹力方向
7、相反相反2 2、洛伦兹力的方向、洛伦兹力的方向垂直垂直于于v v和和B B组成的平面组成的平面B B F洛v v甲乙丙丁训练加固：训练加固：试判断下图中的带电粒子刚进入磁场时所受的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方向洛伦兹力的方向 当一带正电当一带正电q q的粒子以速度的粒子以速度v v沿螺线管中轴沿螺线管中轴线进入该通电螺线管线进入该通电螺线管,若不计重力若不计重力,则（则（）A A带电粒子速度大小改变带电粒子速度大小改变B B带电粒子速度方向改变带电粒子速度方向改变C C带电粒子速度大小不变带电粒子速度大小不变D D带电粒子速度方向不变带电粒子速度方向不变B课课 堂堂 练
8、练 习习 电荷量为电荷量为q q的粒子在匀强磁场中运动，下列的粒子在匀强磁场中运动，下列说法正确的是说法正确的是()()A A只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同B B如果把如果把q q改为改为-q-q，且速度反向，大小不变，则，且速度反向，大小不变，则洛伦兹力的大小方向不变洛伦兹力的大小方向不变C C洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直，磁场洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直，磁场方向一定与电荷运动方向垂直方向一定与电荷运动方向垂直D D粒子的速度一定变化粒子的速度一定变化课课 堂堂 练练 习习 来自宇宙的质子流，以与地球表面垂来自宇宙的质子流，以与地球表面
9、垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质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，将子在进入地球周围的空间时，将()()A A竖直向下沿直线射向地面竖直向下沿直线射向地面B B相对于预定地面向东偏转相对于预定地面向东偏转C C相对于预定点稍向西偏转相对于预定点稍向西偏转D D相对于预定点稍向北偏转相对于预定点稍向北偏转V V课课 堂堂 练练 习习 判断下列运动粒子所受洛伦兹力的方向判断下列运动粒子所受洛伦兹力的方向并计算洛伦兹力大小并计算洛伦兹力大小 课本第97页练习与评价1.带电粒子在匀强磁场中的运动带电粒子在匀强磁场中的运动n当当V平行平行B时，时，F=0，带电粒子以
10、速度带电粒子以速度v作作 运动。运动。n当当v与与B垂直时，因为洛伦兹力的方向始终与运垂直时，因为洛伦兹力的方向始终与运动方向动方向 ，只改变速度的，只改变速度的 ，不改变，不改变速度的速度的 ，只有，只有 才具有这种才具有这种特点，所以带电粒子垂直进入匀强磁场后特点，所以带电粒子垂直进入匀强磁场后做做 。带电粒子在匀强磁场中的运动带电粒子在匀强磁场中的运动实验演示实验演示匀速直线匀速直线 垂直垂直方向方向大小大小匀速圆周运动匀速圆周运动匀速圆周运动匀速圆周运动带电粒子带匀强磁场中的运动分析带电粒子带匀强磁场中的运动分析Bqvrvm2Bqmvr BqmT2vr2T带电粒子带电粒子垂直垂直进入匀
11、强磁场后做进入匀强磁场后做 。匀速圆周运动匀速圆周运动向洛FF 洛伦兹力的特点洛伦兹力的特点 ：1.1.洛伦兹力的方向洛伦兹力的方向既垂直于磁场既垂直于磁场,又垂直于速度又垂直于速度,即即垂直于垂直于v v和和B B所组成的平面所组成的平面2.2.洛伦兹力洛伦兹力只改变速度的方向只改变速度的方向,不改变速度的大小不改变速度的大小3.3.洛伦兹力对电荷洛伦兹力对电荷不做功不做功课堂练习n课本第97页，练习空间第3题、第4题主要构造:电子枪（阴极）、偏转线圈、荧光屏等电视显像管的工作原理电视显像管的工作原理1.1.若要使电子束在水平方向偏离中心若要使电子束在水平方向偏离中心,打在荧光屏上的打在荧光
12、屏上的A A点点,偏转磁场应该沿什么方向偏转磁场应该沿什么方向?2.2.若要使电子束打在点若要使电子束打在点,磁场应该沿什么方向磁场应该沿什么方向?3.3.若要使电子束打在荧光屏上的位置由若要使电子束打在荧光屏上的位置由B B逐渐向逐渐向A A点移动点移动,偏转磁场应该怎样变化偏转磁场应该怎样变化?洛伦兹力的运用洛伦兹力的运用原理：原理：应用电子束磁偏转的道理应用电子束磁偏转的道理电视显像管的工作原理电视显像管的工作原理本节小结：本节小结：1、洛伦兹力的定义2、洛伦兹力的大小3、洛伦兹力的方向 如何判断正、负电荷在磁场中所受 洛伦兹力的方向？4、洛伦兹力的作用特点5、运动电荷在v与B垂直时做什么运动？6、电荷做匀速圆周运动时轨道半径公式 和周期公式怎样？如何推导的？
