3.5运动电荷在磁场中的作用力——洛伦兹力2014.12.3.ppt

（海淀P106T3）如图所示，是电视机的显像管的结构示意图，荧光屏平面位于坐标平面xOz，y轴是显像管的纵轴线。位于显像管尾部的灯丝被电流加热后会有电子逸出，这些电子在加速电压的作用下以很高的速度沿y轴向y轴正方向射出，构成了显像管的“电子枪”。如果没有其它力的作用，从电子枪发射出的高速电子将做匀速直线运动打到坐标原点O，使荧光屏的正中间出现一个亮点。当在显像管的管颈处的较小区域（图中B部分）加沿z轴正方向的磁场（偏转磁场），亮点将偏离原点O而打在x轴上的某一点，偏离的方向和距离大小依赖于磁场的磁感应强度B。为使荧光屏上出现沿x轴的一条贯穿全屏的水平亮线（电子束的水平扫描运动），偏转磁场的磁感应强度随时间变化的规律是下列情况的哪一个？ （海淀P106T2）在图中虚线所示的区域存在匀强电场和匀强磁场．取坐标如图所示，一带电粒子沿x轴正方向进入此区域，在穿过此区域的过程中运动方向始终不发生偏转．不计重力的影响，电场强度E和磁感应强度B的方向可能是（　　） A．E和B都沿x轴方向 B．E沿y轴正向，B沿z轴正向 C．E沿z轴正向，B沿y轴正向 D．E、B都沿z轴方向 * 复习回顾 方向: I B 30° I B 运用左手定则判断安培力的方向 安培力 1、磁场对通电导线的作用力 大小: F F 左手定则 B和I之间的方向夹角 2、通电导线中的电流是怎样形成的呢? 【思考】磁场对电流有力的作用，而电流是由电荷的定向移动形成的。那么磁场是否对运动电荷也有作用力呢? 电荷的定向移动形成的 结论：磁场对运动电荷有作用力. 从宇宙深处射来的带电粒子为什么只在南北两极形成神秘莫测的极光？ 思考与讨论 思考与讨论 电视机的内部显像管中，电子枪射出的是一束细细的电子束，为什么整个屏幕都能发光？若在电视机附近放置一个很强的磁铁，电视画面将会出现颜色失真的现象，这又是为什么？ 阴极射线管 阴极 阳极 荧光屏 狭缝 若在阴阳两极间加上一高电压，阴极中的炽热的金属丝发射出的电子束，将在荧光屏上激发出荧光。 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 1.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——洛伦兹力的方向 运动方向 v F洛 实验结论：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洛⊥Bv平面 v F v F v B F垂直于纸面向外 F垂直于纸面向外 v 甲 乙 丙 丁 试判断下图中的带电粒子刚进入磁场时所受洛伦兹力的方向 B B B 2、研究表明，洛伦兹力的大小与电荷的运动方向及磁场的方向有关。 1、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。 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？ 猜想:磁场对电流的作用力与磁场对运动电荷的作用力关系是怎样的? 设有一段长为L，横截面积为S的直导线，单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，自由电荷定向移动的速率为v。这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中，求 1）通电导线所受的安培力。 2）这段导线内的自由电荷数。 3）每个电荷所受的洛伦兹力。 F安 s vt a b v F洛 2.洛伦兹力的大小 (适用条件：速度方向与磁场方向垂直) 速度v与磁场B的方向夹角为θ时 安培力是洛仑兹力的宏观表现 洛仑兹力的特点 1、洛伦兹力的大小： v∥B，F洛=0；v⊥B，F洛=qvB 2、洛伦兹力的方向： F洛⊥B F洛⊥v F洛⊥vB平面 3、洛伦兹力的效果： 重要结论：洛伦兹力永远不做功！ v与B成θ时，F洛=qvBsinθ v⊥ v∥ 只改变运动电荷速度的方向，不改变运动电荷速度的大小。 比较电场和磁场对电荷的作用力 一定 不一定(B//v时，不受力) F=qE F=qvB（B┴v） 平行 垂直 不一定 （同一等势面运动） 一定不 电场 磁场 对电荷是否有作用力 力的大小 力的方向与场方向关系 力是否做功 电视显像管的工作原理 电视显像管应用了电子束在磁场中的偏转原理。 电视显像管的工作原理 电视机显象管的偏转线圈示意图如右，即时电流方向如图所示。该时刻由里向外射出的电子流将向哪个方向偏转？ 思考与讨论 如图所示，电视显像管中，要使电子束从B逐渐向A点扫描，必须加一个怎样变化的偏转磁场？ 荧光屏中点O的下方，应加一垂直向内的磁场，且越下方磁场越强，而在O点的上方，应加一垂直