带电粒子在磁场中的运动(教师用).ppt

磁场对运动电荷的作用 新丰中学 陈国军 2012年11月 一. 洛仑兹力——运动电荷受到的磁场的作用力 （1）洛仑兹力的方向——由左手定则判断。 注意： ①四指的指向是正电荷的运动方向或负电荷运动的反方向； ②洛仑兹力一定垂直于B和V所决定的平面。 （2）特性：洛仑兹力对电荷不做功，它只改变运动电荷的速度方向，不改变速度的大小。 （3）洛仑兹力大小： f=BqV（当B⊥V时），当电荷静止或运动电荷的速度方向跟磁感强度的方向平行时，电荷都不受洛仑兹力f=0， 所以f =qvBsinθ 。 （4）安培力和洛仑兹力：安培力是洛仑兹力的客观表现。 二. 带电粒子在匀强磁场中的运动 1、当V//B f=0 ，带电粒子以速度V做匀速直线运动 2、当V⊥B，洛仑兹力总是跟粒子的运动方向垂直，不对粒子做功，它只改变粒子运动的方向，而不改变粒子的速率，所以粒子运动的速率v是恒定的．这时洛仑兹力 f＝qvB 的大小不变，带电粒子在垂直于磁场方向以入射速度V做匀速圆周运动，其向心力就是洛仑兹力． （带电粒子，电子、质子，α 粒子等微观粒子重力通常不计） 3.运动规律 带电粒子做匀速圆周运动所需要的向心力是由粒子 所受的洛仑兹力提供的， 所以 由此得到 在匀强磁场中做匀速圆周运动的带电粒子，它的轨道 半径跟粒子的运动速率成正比．运动的速率越大， 轨道的半径也越大． 圆周运动的周期 可见粒子在磁场中做匀速圆周运动的 周期跟轨道半径和运动速率无关． 粒子在磁场中做匀速圆周运动的三个基本公式： ①洛仑兹力提供向心力 Bqv=mv2 /R ②轨迹半径 R=mv/qB ③周期T=2πm/qB （T与R，v 无关） 4、带电粒子做匀速圆周运动的圆心、半径及运动时间的确定： （1）找圆心 圆心的确定：因为洛仑兹力提供向心力，所以洛仑兹力总垂直于速度，画出带电粒子运动轨迹中任意两点（一般是射入磁场和射出磁场的两点）洛仑兹力的方向，其延长的交点即为圆心。 或射入磁场和射出磁场的两点间弧的垂直平分线与一半径的交点即为圆心。 （2）画轨迹 （3）定半径 半径的确定： 半径一般都在确定圆心的基础上用平面几何知识求解，常常要解三角形。 洛伦兹力提供向心力 （4）求时间 运动时间的确定：利用圆心角与弦切角的关系或者四边形的内角和等于360°计算出粒子所转过的圆心角θ的大小，用公式 t=θ/360 ×T 可求出运动时间。