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5.运动电荷在磁场中受到的力 美丽的极光 美丽的极光 美丽的极光 美丽的极光 美丽的极光 美丽的极光 美丽的极光 美丽的极光 美丽的极光是来自哪里？ 怎么样形成的？ 知识回顾： 磁场对电流的作用——安培力 判断下列图中安培力的方向，及大小。 知识回顾： 磁场对处于磁场中的电流有力的作用 电流是怎样产生的呢？ 【思考与讨论】 磁场对放入其中的电流（垂直）有力的作用，而电流是因为电荷的定向作用移动形成的，那么是不是磁场对运动电荷也有力的作用？ 观察阴极射线在磁场中的偏转 阴极射线------高速运动的电子流 实验观察到的现象： 1、电子流在磁场中发生了偏转，运动轨迹发生弯曲 2、当磁场的方向发生变化时，电子流的弯曲方向也发生了改变 结论： 1、磁场对运动电荷有力的作用 2、磁场对运动电荷力的方向与磁场的方向及电荷的运动方向有关 洛伦兹与洛伦兹力 请你分析洛伦兹力和安培力方向的判断方法，找出判断两力方向的共同规律 宇宙射线 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 思考与深化 若带电粒子垂直于磁场方向射入匀强磁场中，带电粒子在磁场中将会如何运动？ 运动电荷在匀强磁场中的运动 知识回顾：若一带电粒子（不计重力）垂直进入到磁场中，则该粒子受到了洛伦兹力的作用，f洛=qvB 方向始终与v的方向垂直，洛伦兹力只改变粒子的速度方向，不改变粒子速度大小。 [思考]在洛伦兹力的作用下，粒子将做何种运动，并说明你的理由。 观察到的现象： 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动 问题： 1、粒子做匀速圆周运动的向心力来自哪里？ 2、粒子做匀速圆周运动的周期跟哪些因素有关？ 3、粒子做匀速圆周运动的半径跟哪些因素有关？ 5、如图示，一带负电的小滑块从粗糙的斜面顶端滑至底端时的速率为v；若加一个垂直纸面向外的匀强磁场，并保证小滑块能滑至底端，则它滑至底端时的速率将（ ） A、变大 B、变小 C、不变 D、条件不足，无法判断 B 课堂练习 * I B 若导线的电流为I、磁场强度为B，导线长度L，则所受的安培力为多少？ 电荷的定向移动产生电流 运动电荷在磁场中所受的力——洛伦兹力 洛伦兹，荷兰物理学家，首先提出磁场对运动电荷有作用力的观点。 洛伦兹创立了经典电子论，提出了洛伦兹变换公式，1902年与其学生塞曼共同获得诺贝尔物理学奖。为纪念洛伦兹的卓著功勋，荷兰政府决定从1945年起，把他的生日定为“洛伦兹节”。 洛伦兹力(Lorentz force) 1、定义：运动电荷在磁场中受到的作用力，叫洛伦兹力。 2、洛伦兹力的方向： v F洛 v F洛 洛伦兹力的方向 伸开左手： 磁感线——垂直穿入手心 四指—— 大拇指—— 所受洛伦兹力的方向 ①指向正电荷的运动方向 ②指向负电荷运动的反向 v F洛 实验结论：洛伦兹力的方向既跟磁场方向垂直F⊥B，又跟电方荷的运动方向垂直F⊥v，故洛伦兹力的方向总是垂直于磁感线和运动电荷所在的平面，即：F安⊥Bv平面 思考与讨论 如图所示，若将电荷的运动方向和磁场的方向同时反向，则洛伦兹力的方向是不是也跟着反向？ 结论：当电荷的运动方向和磁场方向同时反向时，洛伦兹力方向不变。 v F洛 安培力：伸出左手，让磁感线穿过手心，四指指向电流方向，拇指所指的方向就是安培力的方向 洛伦兹力：伸出左手，让磁感线 穿过手心，四指指向正电荷的 运动方向，（指向负电荷的运动 反方向）拇指所指的方向就是 安培力的方向 通电导线在磁场中所受的安培力就是洛伦兹力的宏观表现。 安培力：大量运动电荷的在磁场中受到的力 洛伦兹力：一个运动电荷在磁场中受到的力 思考与讨论 磁场对通电导线能产生安培力的作用，当磁场方向与电流方向垂直时，安培力的大小为F安=BIL，而电流就是电荷的定向移动形成的，那么，磁场对运动电荷所产生的洛伦兹力与安培力有什么关系？洛伦兹力的大小又与什么因素有关？ 如图所示，设有一段长度为L，横截面积为S的导线，导线单位体积内含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，定向移动速率为v，将这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为B的磁场中。 洛伦兹力的大小 安培力为F安=BIL 电流的微观表达式为 设导线中共有N个自由电子N=nsL 每个电子受的磁场力为F洛 = F安/N 故可得F洛=evB I=nesv (条件是v⊥B) 洛伦兹力的大小 洛仑兹力的特点 1、洛伦兹力的大小： （1）v∥B，F洛=0； （2）v⊥B，F洛=qvB （3） v与B成θ时，F=qvBsinθ v⊥ v∥ 1、洛伦兹力的方向： F洛⊥B F洛⊥v F洛⊥vB平面 重